Программы обнаружения внеземных цивилизаций
Первые попытки вступить в контакт с внеземным разумом предпринял в 1960г. американский радиоастроном Френсис Дрейк и его коллеги по «Проекту ОЗМА». Они направили радиотелескоп диаметром 26 м на звезды Тау Кита и Эпсилон Эридана, ожидая, что у этих близких к нам и очень похожих на Солнце звезд могут быть планеты, подобные Земле, населенные технически развитыми существами. Если бы эти существа имели такую же аппаратуру, как у Дрейка, то с ними можно было бы поддерживать радиосвязь. Однако никаких сообщений из космоса принять тогда не удалось.
За «Проектом ОЗМА» последовали другие, гораздо более масштабные эксперименты. Радиоастрономы США, СССР, Англии, Австралии и других стран направляли свои чувствительные антенны на сотни близких и далеких звезд, звездных скоплений и даже иных галактик. Сначала эта работа получило название CETI (Communication with ExtraTerrestrial Intelligents = Связь с внеземными цивилизациями). Позже стали использовать более осторожное название — SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligents = Поиск внеземных цивилизаций) [14].
Проект SETI (англ. SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence) — общее название проектов и мероприятий по поиску внеземных цивилизаций и возможному вступлению с ними в контакт. Некоторые астрономы давно считают, что планет во Вселенной так много, что даже если малая их часть пригодна для жизни, то тысячи или даже миллионы планет должны быть обитаемыми. Последние достижения астрономии и физики укрепили представление о существовании многих планетных систем, пригодных для жизни. Начало проекта SETI датируется 1959 годом, когда в международном научном журнале Nature появилась статья Коккони и Морисcона «Поиски межзвёздных сообщений». В этой статье было показано (с анализом достижимой излучаемой мощности и чувствительности радиотелескопов), что даже при тогдашнем уровне развития радиоастрономии (1959 год) можно было рассчитывать на обнаружение внеземных цивилизаций примерно такого же технологического уровня, как земной, при условии, что они обитают на не слишком далёких от нас планетах, в планетных системах звёзд солнечного типа [12].
Излучение на длине волны 21 см, частота около 1420 МГц, обусловленное сверхтонким метастабильным переходом между двумя состояниями атома водорода, отличающихся взаимной ориентацией магнитных моментов электрона и протона, является универсальной физической величиной (радиолиния излучения нейтрального атомарного водорода во Вселенной). Предполагалось, что любая технологически развитая цивилизация, достигшая технологического уровня земной цивилизации, будет излучать в радиодиапазоне для контактов с другими цивилизациями на этой универсальной частоте (сигналы с частотой ниже одного гигагерца заглушают излучение быстро движущихся электронов, а на частотах выше десяти гигагерц любой сигнал получит сильные искажения из-за шума, который испускают молекулы кислорода и воды в нашей собственной атмосфере), поэтому она предлагалась в качестве приемлемой для поисков по программе SETI.
Однако поиски разумных сигналов вблизи этих значений ни к чему не привели [13].
В 1971 г. NASA предложило взять на себя финансирование проекта SETI. Этот проект предусматривал использование полутора тысяч радиотелескопов и должен был обойтись в 10 млрд долларов. Финансирование было выделено для гораздо более скромного проекта — отправить в космос тщательно зашифрованное сообщение для иных цивилизаций. В 1974 г. сообщение, содержащее 1679 бит, было отправлено с гигантского радиотелескопа в Аресибо в Пуэрто-Рико в направлении шарового звездного скопления М13, расположенного на расстоянии 25 100 световых лет от нас. Это короткое послание представляет собой рисунок размером 23 х 73 точки; ученые обозначили на нем положение Солнечной системы, поместили изображение
человеческих существ и несколько химических формул (рис. 1) 
(Если учесть расстояния, о которых идет речь, ответ можно ожидать не раньше чем через 52 166 лет).
|
где n — число цивилизаций в Галактике, готовых к радиоконтакту; N — число звезд в Галактике; P1 — доля звезд, имеющих планетные системы; P2 — доля планетных систем, в которых возникла жизнь; P3 — доля биосфер, в которых жизнь достигла уровня разума; P4 — доля разумных сообществ, достигающих технического уровня нашей цивилизации (или более высокого) и желающих установит контакт; t — среднее время существования технической цивилизации; T — возраст Галактики. Понятно, что отношение t/T — это доля готовых к контакту цивилизаций, существующих в одну эпоху с нами (в том случае, если цивилизации возникают и гибнут в произвольные моменты времени равномерно по всей истории Галактики) [13].
Таким образом, формула Дрейка разделила очень сложную проблему на ряд более простых, частичное решение которых доступно специалистам разных профилей. Пока нам с относительной точностью известны лишь три сомножителя в этой формуле: возраст Галактики T ~ 10^10 лет, количество в ней звезд N ~ 10^11 и частота формирования планетных систем P1 ~ 0,1. Остальные сомножители каждый читатель волен оценить по-своему; у автора этой статьи на сей счет такое мнение: P2 ~ 1, P3 ~ 0,1, P4 ~ 1, t ~ 100 лет. Подставив в формулу Дрейка эти значения, мы видим, что несколько цивилизаций в Галактике сейчас готовы к контакту с нами. [9]
Исследования и эксперименты по поиску внеземных цивилизаций, начавшиеся в 60-е годы, продолжаются и в наше время, несмотря на возникающие трудности и проблемы. К средине 80-х годов во всем мире было проведено около 50 экспериментов по поиску сигналов внеземных цивилизаций. В основном эти исследования велись в США и СССР. Отдельные эксперименты были выполнены во Франции, ФРГ, Нидерландах, Канаде, Австралии и Японии. Однако в настоящее время США по-прежнему удерживают лидирующую роль. В Европе, включая Россию, поиски практически не ведутся, хотя некоторые проекты в этой области разрабатываются. Зато активизировали свои усилия страны южного полушария — Австралия и Аргентина.
Проекты по поиску ВЦ в США
В США выполняется несколько программ поиска сигналов ВЦ в радиодиапазоне. Крупнейшие из них: Микроволновый обзор неба с высоким спектральным разрешением (HRMS), SERENDIP, META/BETA и программа Огайской обсерватории. Все они основаны на сходной идеологии. Ищутся узкополосные (монохроматические) сигналы с шириной полосы в несколько герц или даже долей герца. Подобные сигналы позволяют получить более высокое отношение сигнал/шум и, следовательно, при заданной мощности передатчика обеспечить большую дальность обнаружения, чем для широкополосных сигналов (или при заданной дальности обойтись более скромной мощностью). Кроме того, «узкополосность» может рассматриваться как критерий искусственности сигнала, так как нам неизвестны естественные источники излучения с подобными параметрами. Такая идеология не является единственно возможной. Н. С. Карадашев, например, обосновал противоположную концепцию поиска широкополосных сигналов от сверхцивилизаций. При уровне наших современных знаний о ВЦ обе концепции имеют право на существование и могут взаимно дополнять друг друга. В СССР концепцию поиска узкополосных сигналов активно поддерживал и развивал В. С. Троицкий. В. А. Котельников еще в 1964 г. обосновал необходимость создания для поиска таких сигналов многоканальных приемников, содержащих до миллиона спектральных каналов. Спустя много лет эта идея была реализована в США, где разработаны уникальные мегаканальные приемники специально для задач SETI. Впрочем, они могут применяться и для некоторых прикладных задач. Так эти приемники использовались при поиске космического корабля Mars Observer, когда в августе 1993 года с ним была потеряна радиосвязь [17].
1. Микроволновый обзор с высоким спектральным разрешением. 12 октября 1992 года, в день 500-летия открытия Америки, в США были начаты работы по проекту HRMS (High-Resolution Microwave Servey). К этой работе американские ученые готовились в течение многих лет. Первые наметки своих планов они доложили на Всесоюзном симпозиуме по поиску разумной жизни во Вселенной, который проходил в Таллине в 1981 г., и куда были приглашены американские ученые. Проект финансируется НАСА и состоит из двух частей — «целевой поиск» (т.е. поиск сигналов от определенных объектов) и «обзор неба». В целевом поиске исследуются 1000 солнцеподобных звезд, расположенных в радиусе 100 св. лет от Солнца.
Вторую часть проекта — обзор неба — возглавляют М.Кляйн и С.Гулкис из Лаборатории Реактивного Движения (JPL). Здесь ставится задача исследования всего неба. Планировалось, что обзор должен занять около 6 лет. В этом случае исследования должны быть завершены к началу следующего тысячелетия. Методика обзора состоит в следующем. Сначала с помощью 34-м антенны быстро просматривается полоска неба шириной 1,4 градуса и длиной 30 градусов. Затем компьютер сортирует полученные данные и отбирает из всех зафиксированных источников наиболее «подозрительные». Эти источники изучаются уже более подробно (в медленном режиме сканирования). Это позволяет отсечь ложные источники, связанные с различными помехами. Остающиеся источники заносятся в специальный каталог для детального изучения с помощью крупных радиотелескопов. «Побочным продуктом» этих наблюдений должны были стать радиоастрономические карты Галактики. И вот в тот момент, когда, казалось бы, все этапы научного и инженерного поиска, связанные с созданием уникальной аппаратуры, остались уже позади, неожиданно пришло сообщение о том, что Конгресс прекратил финансирование этого проекта. Трудно сказать, чем вызвано такое решение. Не исключено, что существенную роль здесь, с одной стороны, сыграло прекращение холодной войны, падение научного потенциала бывшего СССР — с другой. В годы противостояния две сверхдержавы стремились поддерживать паритет в важнейших областях и не допускать значительного отрыва партнера. Теперь необходимость в этом отпала.
К чести руководителей проекта, надо отметить, что они не пали духом и предприняли энергичные усилия по поиску спонсоров. В результате часть проекта, а именно, целевой поиск удалось возродить в новом проекте «Феникс», который финансируется исключительно за счет пожертвований от частных лиц и компаний. Для продолжения программы требуется финансирование на уровне 3-х миллионов долларов в год [18].
2. SERENDIP. Другая программа, которая проводится в настоящее время в США, носит название SERENDIP. Это программа Калифорнийского университета в Беркли. Она рассчитана на прием сигналов от цивилизаций с уровнем развития, близким к нашему (Search for Extraterrestrial Radio Emissions from Nearby Developed Intelligent Populations, сокращенно SERENDIP.)
SERENDIP — это программа сопутствующего поиска, она ведется попутно с выполнением основной астрофизической (или прикладной) задачи. То есть, анализируются выходные данные приемной аппаратуры, на которой проводятся обычные радиоастрономические наблюдения. Это позволяет не отвлекая радиотелескопы от выполнения основных радиоастрономических наблюдений, в то же время вести поиск сигналов ВЦ. К концу 1994 г. с помощью системы SERENDIP-III было обследовано около 30% небесной сферы (практически вся область, доступная наблюдениям с радиотелескопом Аресибо). За все время действия программы было обнаружено около 400 «подозрительных» источников. Однако, к сожалению, данных недостаточно для того, чтобы уверенно приписать им внеземное искусственное происхождение.
Планируется дальнейшее увеличение спектральных каналов до 120 млн. (SERENDIP-IV). Эту систему намечено использовать в Аресибо для наблюдений в диапазоне 21 см. Между тем, проект также столкнулся с финансовыми трудностями, поскольку Конгресс США отказал в выделении необходимых средств (около 12 млн. долларов). Для поддержки этого уникального проекта было создано общество «Друзья Серендипа», со штаб-квартирой в Калифорнийском университе в Беркли, которое возглавляет знаменитый писатель и футуролог Артур Кларк.
3. Огайский проект. Еще одна крупная программа ведется в Огайском университете США с помощью радиотелескопа Крауса. Телескоп имеет ножевую диаграмму и поэтому очень удобен для полных обзоров неба. Он был использован для проведения 1-го SETI-обзора неба в линии 21 см. Если взять все звезды спектральных классов F, G, K в радиусе 1000 св. лет от Солнца, то в любой момент времени какие-то три из них будут находиться в «поле зрения» (в диаграмме) радиотелескопа. Так как отправитель сигналов и получатель движутся друг относительно друга в пространстве, то вследствие эффекта Допплера частота радиоизлучения в точке приема отличается от частоты в точке излучения. Поскольку отправитель и получатель заранее ничего не знают друг о друге, их относительная скорость неизвестна. Следовательно, неизвестно и смещение частоты в точке наблюдения. Р.Диксон предложил очень остроумную идею: руководствуясь принципом антикриптографии, каждый из партнеров по связи корректирует частоту сигнала к какому-то общему для всех стандарту частоты. В качестве такого стандарта, согласно Диксону, принимается источник, неподвижный относительно центра Галактики. В соответствии с этим Огайский обзор проводился на частоте радиолинии водорода, скорректированной к центру Галактики [18].
Наблюдения по программе SETI были начаты в декабре 1973 г. За время наблюдений обнаружено несколько интересных источников, в том числе, водородные облака, излучающие в очень узкой полосе частот. Но особенно любопытный сигнал был зарегистрирован в августе 1977 г. Он получил название сигнал «Ого-го!» Приблизительно так можно перевести на русский язык тот возглас, который взволнованный оператор записал на ленте самописца около этого сигнала. Очень мощный сигнал, во много раз превышающий уровень шума, наблюдался только в нескольких спектральных каналах. Характеристики его указывали на явно внеземное происхождение, источник его был расположен вблизи плоскости эклиптики. Сигнал наблюдался очень короткое время, а затем исчез и больше не появлялся. Отождествить его так и не удалось.
4. Проект META/BETA. Наконец, еще одна программа с использованием многоканальных приемников (Mega-channel ExtraTerrestrial Assay, сокращенно META) ведется Гарвардским университетом США совместно с Планетным обществом (Planetary Society). За 5 лет, с 1986 г. по 1990 г., обследована область неба по склонению от -30^о до +60^о. При этом на волне 21 см область была перекрыта трижды, а на волне 10,5 см — дважды. Обнаружено около 40 «подозрительных» сигналов, из которых наиболее надежными можно считать 8 [18].
Поиск сигналов на южном небе
Австралия. Эксперименты по поиску радиосигналов ВЦ были начаты в Австралии еще в 60-х годах и затем продолжались в 70-е и 80-е годы. Использовался 64-м радиотелескоп в Парксе и антенны станции НАСА в Тидбинбилла. Поскольку сигналов обнаружено не было, этот отрицательный результат был использован авторами для оценки верхней границы времени существования цивилизаций в коммуникативной фазе. При некоторых (достаточно произвольных) предположениях получена оценка 100 миллионов лет. То есть, предполагается, что, если бы время жизни цивилизаций (точнее, длительность коммуникативной фазы) была больше 108 лет, то сигналы, скорее всего, были бы обнаружены. (Если, конечно, ВЦ, вообще, посылают сигналы в этом диапазоне!).
Аргентина. С начала 90-х годов в поиски сигналов ВЦ активно включились аргентинские ученые. 12 октября 1990 г. начался эксперимент по проекту META-II (см. выше). Аппаратура META установлена на 30-м радиотелескопе Аргентинского радиоастрономического института. Наблюдения ведутся ежесуточно по 12 часов в сутки. Предполагается покрыть все южное небо. При этом предусматривается повторный обзор определенных областей неба, а также наблюдения некоторых близких звезд. Если за 5 лет работы по программе META-I было зарегистрировано около 10 «подозрительных» сигналов, то за 2 года работы по программе META-II — приблизительно столько же. Их источники группируются к плоскости Галактики. Однако природу «подозрительных» сигналов установить так и не удалось.
Будущие проекты
Наряду с использованием существующих радиотелескопов, разрабатываются новые проекты SETI, реализация которых станет возможной лишь в ближайшем или более отдаленном будущем.
Один из таких проектов — «Циклоп» — разработан еще в 70-х годах Стенфордским университетом США совместно с НАСА под руководством Б.Оливера. Антенна радиотелескопа с электрически управляемым лучом состоит из большого числа (от 1000 до 10000) зеркал диаметром 100 м каждое. Все они объединены друг с другом и образуют единую систему, эквивалентную сплошной антенне диаметром 5000 м. По своей эффективности система в 10^12 раз превосходит проект «Озма». Но и стоимость ее очень велика (сопоставима с проектом «Аполлон» высадки человека на Луну). Поэтому, хотя проект был разработан еще в начале 70-х годов, он до сих пор не реализован [17].
Более реальными представляются возможности использования некоторых существующих и строящихся радиотелескопов. Так в Индии заканчивается сооружение гигантского радиотелескопа GMRT. Он состоит из 30-и антенн диаметром 45 м и по своей собирающей площади будет сравним с радиотелескопом Аресибо.
Во Франции проводится реконструкция Большого радиотелескопа в Нансе, одной из причин которой является возможность его адаптации для задач SETI. Планируется использовать радиотелескоп для программы целевого поиска HRMS (приблизительно 200 дней в году в течение последнего десятилетия). В Италии ведутся работы по созданию многоканального спектрометра, который планируется использовать для SETI-обзора неба в диапазоне 408 МГц.
Р.Диксон (США) разрабатывает всенаправленную систему обнаружения для задач SETI, в которой большое число малых антенн соединены с помощью компьютеров в общую систему непрерывного контроля всего неба. В какой-то мере, ее можно считать развитием системы «Обзор», предложенной В. С. Троицким в 1981 г. в Таллине [17].
Проект Breakthrough Listen
Breakthrough Listen — крупнейший в истории проект по поиску сигналов инопланетных контактов. Российский миллиардер Юрий Мильнер заключил контракты с телескопами Parkes в Австралии и Green Bank в Америке. Их подключат к серверам и программному обеспечению, чтобы обрабатывать принятый сигнал с максимальной скоростью.
Проект интересен по нескольким причинам. Прежде всего, это возможность контакта с другими цивилизациями. Более того, по словам Ю.Мильнера, проект полностью открытый: в будущем к нему смогут присоединиться новые телескопы, сторонние инвесторы, заинтересованные ученые, хакеры и любители. Также в свободном доступе будут находиться и полученные данные, чтобы любой желающий мог их просмотреть и изучить [19].
Более того, Мильнер предлагает готовиться и к тому моменту, когда мы найден сигнал внеземной жизни, и нужно будет с ним взаимодействовать. Инициатива Breakthrough Message — это глобальное соревнование по формулировке цифровых сообщений, которые могли бы описать нашу Землю на языке, понятном для внеземной цивилизации.
Информация будет поступать из различных точек: центральная часть нашей галактики, Млечный Путь, 100 ближайших галактик и миллион ближайших к Солнцу звездных систем. Фиксировать будут два вида сигналов: радио и оптический — последний улавливается на обсерватории в Калифорнии, где стоит современное оборудование по выслеживанию именно лазерных сигналов.
«Если в результате поиска такой сложности и масштабности мы ничего не найдем, это будет весьма интересный и важный научный результат», — сказал Стивенг Хокинг, отвечая на вопрос о том, уверен ли он в успехе миссии.
«Разумная жизнь может существовать, а может и нет. Но недавние эксперименты сильно изменили правила игры. Мы знаем теперь о таком количестве миров, в которых органические молекулы так распространены, что существование жизни в каком-то из них было бы естественно. Но, зная, сколько времени заняла эволюция на Земле, мы можем сказать, что планета с разумной жизнью — редкость. И мы знаем, что она очень хрупка и склонна к саморазрушению», – сказал Хокинг [19].
Таким образом, благодаря продолжению финансирования проектов по поиску внеземных цивилизаций, вопрос о возможном существовании внеземных цивилизаций по-прежнему остается дискутабельным, а данная проблема не теряет своей актуальности.
Заключение
В заключение хочу подчеркнуть следующее. Поиски внеземных цивилизаций не являются изолированной проблемой, они тесно связаны с эволюцией нашей земной цивилизации, с развитием ее науки и культуры. Они требуют самого широкого сотрудничества в различных сферах человеческой деятельности и, конечно, сотрудничества между народами. Это общенаучная, общекультурная и общечеловеческая проблема, которая помогает нам яснее представить и, если не решить, то, по крайней мере, осознать кардинальные задачи нашей земной цивилизации.
В нашей работе были рассмотрены наиболее интересные и волнующие аспекты данной проблемы и в заключении стоит сделать несколько основных выводов:
1. Поиск чужеродных форм вне Земли имеет большое значение для разработки фундаментальных проблем, связанных с выяснением происхождения и сущности жизни.
2. При сохранении планетарного карантина планеты будут сохранены как биологические заповедники для дальнейших научных исследований, а Земля будет защищена от опасных пришельцев из космоса.
3. Трудно переоценить вклад в развитие науки, который будет сделан при обнаружении инопланетных форм жизни, однако и отсутствие жизни на других планетах Солнечной системы не только исключает развитие экзобиологических исследований, но и является препятствием на пути дальнейшего совершенствования методов автоматического и с помощью человека обнаружения и снятия характеристик живых систем. Результаты в этой области, являющейся частью биологического приборостроения, несомненно, найдут широкое применение в современной биологии и других областях человеческой деятельности, не говоря уже о задачах освоения космического пространства.
4. В настоящее время мы знаем только нашу жизнь, и от нее мы должны исходить в суждениях о других возможных формах биологической организации.
5. Люди должны быть готовы к встрече с возможно неоднозначной, непредсказуемой, доселе невиданной другой жизнью, а значит и разумом.
6. Поиски жизни вне Земли являются лишь частью стоящего перед наукой более общего вопроса о возникновении жизни во Вселенной.
Все попытки установить связь с внеземными цивилизациями или хотя бы установить сам факт их существования на сегодняшний день потерпели неудачу. Однако это не дает оснований считать, что внеземных цивилизаций нет. Видимо, есть смысл вести дальнейшие поиски более регулярно и по другой методике. Но даже если и эти попытки потерпят неудачу, это еще нечего не будет означать. Вполне возможно, что внеземные цивилизации встречаются достаточно редко, например, только одна – две цивилизации в галактике. Впрочем, вполне возможно, что наша цивилизация действительно единственная.
Библиография
1. Амбарцумян В.А. «Вселенная, жизнь, разум», Москва, 1973.
2. Амнуэль П.Р., Баженов Л.Б., Бух Л.А. «Проблема внеземных цивилизаций в работе С. Лема «Сумма технологии»», Москва, 1979.
3. Ардашев Н.С. «О стратегии поиска внеземных цивилизаций» // Вопросы философии. – 1977. - №12. – с. 43 – 49.
4. В.В.Рубцов, А.Д.Урсул, «Проблема внеземных цивилизаций» изд. Кишинев «Штиица» 1988 г.
5. В. Сурдин. Уфология. — М.: Энциклопедия «Кругосвет», 2004. – 315с.
6. Дрейк Ф. Д. «Проект Озма», Межзвездная связь, Москва, 1965.
7. Зигель Ф. Ю. «Летающие объекты, неотождествлённые с известными летательными аппаратам или известными явлениями природы».
8. Зигель Ф. Ю. «Из истории изучения HЛО в СССР», с.6
9. И.С.Шкловский «Вселенная, жизнь, разум» // изд. Москва «Наука». — М.: 1987.
10. И.Т.Фролов «Перспективы человека» Москва издательство политической литературы 1983 г.
11. Кардашев Н.С. «Астрофизический аспект проблемы поиска сигналов внеземных цивилизации»
12. Л. М. Гиндилис, А. С. Сатаринов «SETI: 90-е годы»
13. Петров В. Наука и квазинаука с методологической точки зрения. Уфология. Астрология как паранаука. — М.: Электронная библиотека научных исследований, 2001. – 240 с.
14. Циолковский К.Э. Космическая философия / Архив АН СССР, ф.555, оп.1, N 535.
15. Шкловский И.С. «Проблема внеземных цивилизаций и ее философские аспекты», 1973.
16. Э.П. Кругляков ДОКЛАД КОМИССИИ ПО БОРЬБЕ С ЛЖЕНАУКОЙ И ФАЛЬСИФИКАЦИЕЙ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ // Президиум РАН. – М.: 1999. — С. 5 – 9.
17. Программы поиска внеземной жизни – http://glossword.info/index.php/term/40-entsiklopediya-chudes,1779-programmy-poiska-vnezemnoij-zhizni.xhtml
18. Программа СЕТИ – http://inop1.narod.ru/seti.html
19. Проект Милнера и Хокинга –http://www.spletnik.ru/buzz/chronicle/60565-milliarder-yuriy-milner-potratit-100-millionov-dollarov-na-poisk-inoplanetyan.html
20. Hansson S. O. Unity in diversity // Science and Pseudo-Science. Stanford Encyclopedia of Philosophy.
21. Voet, Donald; Voet, Judith G. Biochemistry 1 (3rd ed.). — New York: John Wiley & Sons, 2004. — ISBN 0-471-19350-X.
22. «The Arecibo Message of November 1974», Icarus, 1975.