Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу
 

50 лет CETI/SETI 50 лет CETI/SETI
4.01.2010 21:58 | Г. М. Рудницкий/ГАИШ, Москва

Проблема внеземных цивилизаций (ВЦ) – это проблема изучения жизни и разума во Вселенной. Часть этой широкой проблемы составляет поиск внеземных цивилизаций, внеземного разума, по-английски, Search for Extra-Terrestrial Intelligence, или сокращенно SETI. Практически в настоящее время для поиска используется лишь один канал связи – с помощью электромагнитных волн. Он включает в себя поиск радиосигналов, а также сигналов в инфракрасном, оптическом и рентгеновском диапазонах.

Начало SETI. Проект OZMA

В 1959 г. ученые-физики, работавшие в то время в Корнелльском университете (США), Джузеппе Коккони и Филип Моррисон

Джузеппе Коккони (1914–2008), физик итальянского происхождения, работал в США, затем был директором Центра ядерных исследований в Женеве Филип Моррисон (1915–2005), американский физик, участвовал в Манхэттенском проекте создания ядерной бомбы, после атомной бомбардировки Хиросимы стал активным борцом за ядерное разоружение

проанализировали возможности радиосвязи с обитателями планетных систем ближайших звезд и показали, что если они посылают в сторону Солнечной системы радиосигналы, используя близкую к нашей технику связи, то мы при наших средствах способны обнаружить их сигналы [1]. Это стимулировало начало работ по поиску сигналов ВЦ. Оставался еще один важный вопрос – на какой частоте в радиодиапазоне искать предполагаемый сигнал ВЦ?
Коккони и Моррисон высказали предположение, что такой частотой должна быть частота спектральной радиолинии водорода 1420 МГц (длина волны 21 см). По их мнению, радиолиния водорода – это созданный самой природой уникальный эталон частоты. Поэтому все цивилизации, не сговариваясь, выберут её для установления связи. Кроме того, водород – это самый распространённый элемент во Вселенной. Исследования на волне 21 см дают очень ценные сведения о строении Галактики, о распределении межзвёздного газа в ней. Отсюда следует, что любая цивилизация, занимающаяся изучением Космоса, даже если она не помышляет о межзвёздной связи, рано или поздно, обнаружив радиолинию водорода, несомненно, начнет вести наблюдения на частоте этой линии. Значит, если в этом диапазоне передавать сигналы межзвёздной связи, они могут быть обнаружены в процессе обычных радиоастрономических наблюдений.

В то время как Коккони и Моррисон пытались привлечь внимание английских коллег к этой проблеме и убедить их начать поиск сигналов, в США, в Национальной радиоастрономической обсерватории

26-метровый радиотелескоп НРАО США Фрэнк Дрейк (р. 1930), руководитель проекта OZMA

(НРАО), уже велась подготовка к приёму радиосигналов от внеземных цивилизаций на волне 21 см. Проект получил название OZMA по имени принцессы из книги американского писателя Лаймана Фрэнка Баума «Удивительный Волшебник из Страны Оз» (в нашей стране более известно переложение книги А. Волковым под названием «Волшебник Изумрудного города»). В НРАО и были проведены первые эксперименты по поиску сигналов ВЦ. К весне 1960 г. группа под руководством молодого радиоастронома Фрэнка Дрейка закончила изготовление приёмника на волну 21 см. Приёмник был установлен на радиотелескопе диаметром 26 м (по тому времени довольно крупном). Для поиска сигналов были выбраны две звезды солнечного типа: τ Кита и ε Эридана, расположенные на расстоянии около 11 световых лет от Солнца. Первые наблюдения были проведены в апреле 1960 г.

Во время выполнения проекта OZMA произошел один драматический эпизод, о котором стоит упомянуть. В один из дней, когда звезда τ Кита появилась над горизонтом, самописцы зарегистрировали мощный периодический сигнал, он отчетливо был слышен и через громкоговоритель. Наблюдатели были настолько ошеломлены, что не догадались отвести антенну от звезды. Вскоре сигнал прекратился. Но когда на следующий день он появился вновь, все уже были готовы: антенну отвели от звезды, а сигнал продолжал звучать. Значит, он никак не был связан со звездой – это земная помеха. Впоследствии был установлен источник сигнала – новый армейский радиолокатор.
Эксперимент по проекту OZMA продолжался около трёх месяцев. Если бы в течение этого времени с одной из звёзд, в тот момент, когда на неё был направлен радиотелескоп, был послан сигнал в сторону Солнечной системы на частоте 1420,4 МГц с полосой не более 100 Гц и эффективной мощностью 1013 Вт (что соответствует передатчику мощностью 1 МВт, работающему на антенну диаметром 200 м), то такой сигнал был бы обнаружен. Но этого не произошло. Радиотелескоп был нужен для выполнения других программ, и эксперимент по проекту OZMA пришлось приостановить.

В начале 1961 г. Фрэнк Дрейк опубликовал ставшее потом знаменитым «уравнение Дрейка». Это формула для оценки вероятного числа цивилизаций в Галактике, с которыми можно было бы установить контакт. Формула выглядит так:

N = R* fp ne fl fi fc L

Здесь N — количество цивилизаций в нашей Галактике, чьи электромагнитные сигналы можно обнаружить; R* — количество рождающихся в Галактике за 1 год звёзд, возле которых может возникнуть разумная жизнь; fp — доля звёзд с планетными системами; ne — число планет в планетной системе, на которых могут наличествовать подходящие для зарождения жизни условия. fl — доля планет, подходящих для жизни, на которых она действительно возникла; fi — доля обитаемых планет, на которых зарождается разумная жизнь; fc — доля цивилизаций, обладающих технологиями, позволяющими отправить в космос сигналы, различимые другими цивилизациями; L — временной промежуток, в котором цивилизация отправляет такой сигнал в космос. Формула Дрейка включает в себя величину R* – скорость звездообразования, число возникших за 1 год в Галактике звёзд, около которых могут существовать пригодные для жизни планеты. Эта величина может быть определена астрофизическими методами. По современным оценкам, R* порядка 1 звезды в год. Далее следует произведение чисел, которые характеризуют вероятности различных событий, связанных с возникновением и развитием жизни на планетах вплоть до стадии технологически развитой цивилизации – развитой настолько, что она способна установить контакт с другими цивилизациями. Наконец, величина L – время, которое цивилизация находится в этой развитой технологической стадии. В то время, когда Дрейк составил свое уравнение, все эти величины были совершенно неопределёнными. Большинство их остаётся таковыми по сей день. Причина этого в том, что нам пока известна лишь одна цивилизация в Галактике – наша собственная. Таким образом, нижний предел числа N – единица. Достаточно спекулятивные оценки разных авторов давали число N от нескольких единиц до нескольких миллионов. Впрочем, о достоверности таких данных было трудно судить. Даже не было ничего известно о существовании планет у других звёзд. Однако в последние годы сделаны замечательные открытия: обнаружены планетные системы почти у трех сотен звёзд. Среди них пока не найдено планет, полностью похожих на нашу Землю, но можно не сомневаться, что в ближайшее время такие планеты будут найдены. Это позволит снять неопределённость хотя в некоторых параметрах формулы Дрейка (fp, ne, fl). О других вероятностях в формуле Дрейка пока судить трудно. Это проблема не столько астрономии, сколько биологии, социологии, вообще науки о цивилизации в целом. Далее мы ещё вернёмся к формуле Дрейка и расскажем о некоторых новых оценках, сделанных на её основе.

Любопытно отметить интерес, проявленный к проблеме ВЦ именно физиками-ядерщиками. За несколько лет до статьи Коккони и Моррисона [1] и первого SETI-эксперимента OZMA


Энрико Ферми (1901–1954)

на эту проблему обратил внимание знаменитый Энрико Ферми. В частной беседе он как бы мимоходом сформулировал идею, получившую впоследствии название «парадокса Ферми»: если цивилизаций во Вселенной много, то где они все? Действительно, ответ на поставленный вопрос не так прост, как кажется. Существует множество причин, почему, несмотря на все усилия, так и не удалось обнаружить признаков разумной жизни на других планетах. Пессимистическая точка зрения состоит в том, что жизнь вообще, в том числе разумная – крайне редкое явление, вплоть до того, что наша цивилизация – единственная в нашей Галактике и чуть ли не во всей Вселенной. Более мягкий вариант: других цивилизаций всё же много, но не все достигают достаточно развитой технологии, чтобы установить контакт с «братьями по разуму»; время жизни цивилизации в технологической стадии коротко; контакты с другими цивилизациями им вообще неинтересны или кажутся опасными, и т. д. Так или иначе, парадокс Ферми до сих пор остаётся нерешённым.

Свой вклад в тему
SETI внёс и американский физик-теоретик Фримен Дайсон. Он предположил,

Фримен Дайсон (р.1923) «Сфера Дайсона»

что развитая цивилизация, которая потребляет большое количество энергии, может построить вокруг своей звезды огромную сферу («сферу Дайсона») радиусом порядка астрономической единицы (150 млн км), использовав для этого материал всех планет своей системы. Такая сфера будет перехватывать всё излучение звезды, которое можно использовать для нужд цивилизации. Для внешнего наблюдателя сфера будет экранировать видимое излучение звезды. Однако сферу можно наблюдать как источник инфракрасного излучения, температура которого соответствует примерно 300 Кельвинам.

Начало SETI в нашей стране

В начале 1960-х годов проблемой поиска внеземных цивилизаций заинтересовались советские учёные. Первым, кто обратил на нее внимание, был выдающийся астрофизик Иосиф Самуилович Шкловский. В 1960 г. он опубликовал в журнале «Природа» статью «Возможна ли связь с разумными существами других планет?» [2], а в 1962 г. вышла его книга «Вселенная, жизнь, разум» [3]. Она сыграла очень большую роль в развитии исследований по поиску внеземного разума, как у нас в стране, так и за рубежом. В расширенном варианте эта книга в соавторстве с известным

Основоположник исследований в области SETI в нашей стране член-корреспондент АН СССР И.С.Шкловский (1916–1985) Карл Саган (1934–1996)

американским астрономом Карлом Саганом вышла на английском языке под названием «Разумная жизнь во Вселенной» [4]. Последнее, 7-е издание книги «Вселенная, жизнь, разум» было опубликовано в 2006 г., 21 год спустя после смерти И.С. Шкловского, но книга и сейчас сохраняет своё значение. Шкловский всегда живо обсуждал научные проблемы со своими учениками и коллегами. Он умел увлекать идеями и заражать энтузиазмом. Ближайший ученик Шкловского Николай Семёнович Кардашёв увлёкся проблемой связи с внеземными цивилизациями и выдвинул очень важные идеи в этой


Академик РАН Н.С.Кардашев

области. Впоследствии он стал академиком и одним из признанных мировых лидеров в проблеме ВЦ. Свои идеи Кардашёв изложил в статье «Передача информации внеземными цивилизациями» [5]. Кардашёв считал, что при поиске внеземных цивилизаций надо ориентироваться не на цивилизации нашего уровня, а на высокоразвитые цивилизации, технический уровень которых намного превосходит уровень нашей земной цивилизации. Кардашёв разделил все цивилизации на три типа. К первому он отнёс цивилизации с уровнем энергопотребления порядка 1013 Вт, что близко к уровню нашей цивилизации; ко II типу он отнес цивилизации с уровнем энергопотребления порядка 1026 Вт, то есть порядка мощности, излучаемой звёздами типа Солнца (вспомним «сферу Дайсона»); и, наконец, к III типу он отнёс цивилизации с уровнем энергопотребления 1037 Вт, равным суммарному излучению всех звёзд Галактики.
Расчёты показали, что цивилизации II и III типов, обладая такой гигантской мощностью, могут вести всенаправленную передачу сигналов (то есть сразу по всем направлениям в пространстве) в очень широкой полосе частот (что значительно облегчает их поиск), и при этом сигналы могут быть обнаружены с помощью нашей современной техники на очень больших расстояниях – для цивилизаций II типа всюду в пределах Галактики, или даже в соседних галактиках, а для цивилизаций III типа – всюду в пределах наблюдаемой области Вселенной. Конечно, надо было определить оптимальный диапазон связи и решить множество других вопросов, но, в целом, перспективы казались хорошими. В мае 1964 г. в Бюраканской астрофизической обсерватории в Армении собрались астрономы, радиофизики, специалисты по космической связи и учёные других специальностей. Это было первое Всесоюзное совещание по проблеме поиска внеземных цивилизаций. Совещание пришло к выводу, что проблема контакта с внеземными цивилизациями является важной и актуальной научной проблемой, необходимо начинать работу в этом направлении [6]. Непосредственным продолжением широкого общения ученых разных стран, прежде всего СССР и США можно считать многочисленные международные симпозиумы и конференции по проблеме внеземной жизни и внеземного разума, состоявшиеся с тех пор. В первую очередь это три советско-американских встречи, проведенные в 1971 г. в Бюракане [6], в 1981 г. в Таллине [7] и в 1991 г. в Санта Крус в Калифорнии [8], а также ряд мероприятий Международного астрономического союза (МАС). В 1982 г. была организована Комиссия МАС № 51 «Биоастрономия» для координации работ в области поиска жизни и разума во Вселенной. Недавнее совещание комиссии проходило в июле 2007 г. в Пуэрто Рико. С 2002 года издаётся «Международный журнал астробиологии» (International Journal of Astrobiology http://journals.cambridge.org/action/displayJournal?jid=IJA ). В нём публикуются статьи, посвящённые вопросам поиска жизни во Вселенной, в том числе проблеме SETI.

Первый эксперимент по поиску сигналов ВЦ в Советском Союзе

Сразу после Бюраканского всесоюзного совещания 1964 года две группы радиоастрономов – московская и нижегородская – приступили к разработке проектов поиска радиосигналов ВЦ. Первый эксперимент [9] был осуществлен в Нижнем Новгороде (тогда г. Горький) под руководством выдающегося советского радиофизика и радиоастронома Всеволода Сергеевича Троицкого (1913–1996). Использовался сравнительно скромный радиотелескоп диаметром 15 м.