Сигналы внеземных цивилизаций - какими они могут быть?

        При современном состоянии космической техники для установления контактов с другими цивилизациями у землян есть только один путь – передача и прием сигналов.
ЧТО ИСКАТЬ?
Какие сообщения могут посылать обитатели разных миров? Какими сигналами целесообразно передавать эти сообщения? Условимся называть сообщением смысловую информацию, подлежащую передаче, сигналом — сообщение, преобразованное в удобную для передали форму, а изменение параметров электромагнитного излучения, соответствующее величине передаваемого сигнала,— модуляцией.
Мы хотим получать и передавать сообщения, но принимать и излучать можно только сигналы. Попытаемся подойти к вопросу формирования сигнала с точки зрения цивилизации, которая его посылает. Ведь именно она решает, какой вид сигнала следует послать. Общую концепцию формирования сигнала хорошо выразил С. Хорнер: "...природа сигналов будет полностью определяться целью, которой они служат, и наиболее экономичным путем достижения этой цели" 1. Предполагается, что сигналы внеземных цивилизаций целесообразно передавать и, соответственно, принимать в радиодиапазоне на частотах от 100 до 10000 Мгц, наиболее экономичном для межзвездных связей. В этом диапазоне флуктуационные помехи, ограничивающие чувствительность приемных устройств, малы и вероятность правильного приема сигналов возрастает.
Сообщения, предназначенные другим цивилизациям, могут посылаться с разными целями: для передачи информации oпределенному корреспонденту, с которым поддерживается двусторонняя связь (постоянная линия), и для передачи "всем, кто примет". Если проводится всенаправленная передача, то может передаваться сигнал, преследующий обе цели. На постоянной линии связи корреспондент и адресат знают метод кодирования сообщений. Система кодирования будет зависеть в основном от технических условий передачи. Такой сигнал перехватить очень трудно. Передача "всем, кто примет" кодируется наиболее простым способом, чтобы неизвестный адресат без затруднений определил искусственное происхождение сигнала и понял его смысл. При поиске в космосе прием сигналов последнего типа наиболее вероятен, поэтому в дальнейшем будем иметь в виду именно их.
ТРЕБОВАНИЯ К СИГНАЛАМ
Необходимо, чтобы сигналы, предназначенные для установления связи и передачи информации между цивилизациями, легко обнаруживались, сообщение легко расшифровывалось, а его смысл можно было бы понять, не зная способа кодирования. Более того, сигналы, по-видимому, должны обнаруживаться даже в том случае, если они приняты случайно (можно предположить, что разумные существа, подобно людям, будут исследовать космос и наблюдать космические источники излучения естественного происхождения). "Практическая задача,— говорит академик В. А. Амбарцумян,— состоит в том, чтобы, находясь в колыбельном возрасте, найти наиболее разумные решения, а также язык для связи с внеземными цивилизациями, находящимися на гораздо более высоком уровне" 2. Вид и объем передаваемой информации при первых попытках связи с цивилизациями определится в основном энергетическими возможностями общества, которое передает сообщение.
Скорее всего, будет посылаться малоинформативный сигнал, так как он не требует большой энергии при передаче. Основная задача подобной связи — контакт и обмен наиболее важной информацией. Сигналы такого типа можно ожидать с ближайших звезд нашей Галактики. Конечно, наиболее вероятен прием сигналов от цивилизации с высоким технологическим уровнем развития. Поэтому к нам может прийти сигнал большей мощности, ведь энергетика и экономика уже перестанут быть определяющими в процессе формирования сигнала. Доминирующими могут стать суждения, связанные с вероятностью обнаружения сигнала при поиске и его расшифровке. Сигналы, посылаемые цивилизацией, овладевшей энергией излучения звезд или галактик, могут нести большую информацию. Ожидаемая ширина спектра сигнала 105—1010 гц 3.
Сигнал для связей между цивилизациями (если неизвестны его исходные параметры и метод кодирования) должен хорошо обнаруживаться при поиске и сравнительно просто расшифровываться. Задача не из легких. Вспомним об искажениях сигнала во время прохождения через неоднородные слои межзвездной плазмы, об искажениях, вызванных шумовыми помехами. Можно представить себе такой неблагоприятный случай, когда сообщение принято не с начала передачи. Сложные условия обмена информацией заставляют выбирать наименее искажаемую структуру сообщений и наименее искажаемые сигналы для их передачи. Частота сигнала, его поляризация, направление прихода и время передачи не известны. Поэтому сигнал надо искать по всем этим параметрам.
Корреспондент может облегчить принимающей стороне операцию поиска, если он будет передавать сигнал в большей части того пространства поиска, где целесообразно искать сигнал (параметры, по которым производится поиск, аналогично геометрическим пространственным координатам можно назвать координатами поиска, образующими пространство поиска). В зависимости от уровня и путей развития техники передачи вид сигнала может варьироваться. При конкретной реализации сигнала появляются второстепенные параметры, обусловленные особенностями генерирования колебания и управлением процессом излучения. Чтобы передать информацию, можно применить искусственное возбуждение (или, наоборот, подавление) излучения природного источника. Вполне возможно использование для межзвездных связей очень широкополосного сигнала с малой информативностью.
СООБЩЕНИЕ — ЧТО ПЕРЕДАЕТСЯ
Структура сообщения существенно сказывается на степени сложности расшифровки и понимания заложенного в нем смысла. В настоящее время наиболее пригодными для межзвездной связи считаются в основном сообщения двух типов: сообщения на одном из земных языков (или на языке "линкос" 4, который предложил известный голландский математик Г. Фрейденталь) и сообщения типа пространственных изображений. "Линкос" (лингвистика космоса) — чисто логический смысловой язык, элементы которого представляют понятия, обозначаемые определенными символами или последовательностью символов. Предполагается, что адресат заранее не знает, что и каким образом ему будут передавать. Необходимо "начальное обучение". Посылая определенное число символов, можно сформировать у адресата понятия "больше", "меньше", "равно", "сложить", "истинно", "ложно" и т. д. Вот, например, как можно ввести понятие "равно". Мы посылаем какое-либо число элементарных символов. Затем символ, которым обозначаем понятие "равно". Потом снова — то же самое число символов.
Далее операция повторяется с небольшим изменением: передается подобная же последовательность, но с другим числом элементарных символов. И так несколько раз. При анализе такого сигнала получатель сможет приписать нашему символу, обозначающему понятие равно, конкретное смысловое содержание. Постепенно, по мере усвоения материала, вводятся более сложные и даже весьма абстрактные понятия. Чтобы закодировать сообщение на языке "линкос", достаточно одного параметра, который изменяется в функции времени (одномерное сообщение), а для его передачи можно использовать простейший тип сигнала, например телеграфные посылки.
Достоинство "линкоса" — простота построения, легкость декодировки сигнала, возможность понимания сложной информации. Известным недостатком можно считать длительный процесс обучения, сильные искажения при потерях сигнала и помехах, необходимость догадки при вводе более сложных понятий. С точки зрения расшифровки сигнала и понимания сообщения пространственное сообщение, по существу, — многомерное сообщение, развернутое по пространственным координатам и времени (как в телевидении). Такое сообщение обладает наглядностью восприятия, большими внутренними связями отдельных элементов изображения и, как следствие, значительным запасом различения при помехах приема.
Поэтому увеличивается помехоустойчивость при передаче и облегчается расшифровка. Корреспонденты, способные анализировать пространственную картину окружающего мира, сумеют взаимно увязать элементы изображения и понять его смысл. Так, люди, говорящие на разных языках и вынужденные переговариваться без переводчика, стараются наладить взаимопонимание посредством изображений — рисунков, выражающих их мысли. Большинство исследователей специально отмечают, что визуальные изображения помогут установить контакт между цивилизациями. Но для передачи визуального сообщения обычно предполагается (по аналогии с телевидением) способ развертки многомерного изображения по строкам и кадрам в одномерный сигнал, которым и модулируют затем электромагнитное излучение. Такой сигнал необходимо принимать в течение длительного времени, чтобы можно было понять метод кодирования.
Если передавать визуальное изображение корреспонденту, не знающему метода кодирования, лучше выбрать наиболее простой метод преобразования сообщения, согласовав структуру сигнала со структурой сообщений (в телевидении структура сигнала отличается от структуры сообщения: многомерное сообщение передается одномерным сигналом). Можно, например, применять развертку изображения по естественным координатам — параметрам сигнала, объективно существующим как в месте передачи, так и в месте приема. Многомерная развертка по параметрам сигнала значительно проще расшифровывается, чем обычная развертка изображения в телевизионный видеосигнал. Применение метода развертки изображения по частоте сигнала дает еще одно преимущество — общая мощность сигнала получается распределенной между различными частотами, а это удобно для разделения сигнала при его создании.
НАДО ИСКАТЬ
Мы предполагаем гуманистический характер контактов между цивилизациями, стоящими на разных уровнях развития, даже при существенных различиях в условиях их существования. К сожалению, пока еще не известно, какие сигналы применяются для связей между цивилизациями. Проводившиеся прослушивания космоса со специальной целью поиска сигналов искусственного происхождения от ближайших звезд в 1960 г. в США и в 1969 г. в СССР не дали положительных результатов. Но было бы неразумно делать из этого пессимистический вывод об отсутствии внеземных цивилизаций; ведь наблюдения проводились короткое время и охваты вали незначительный объем пространства поиска. В дальнейшем предполагается продолжить эти поисковые работы, применяя более чувствительную аппаратуру.
У нетерпеливого читателя уже готов, вероятно, "последний" вопрос: "А если не найдем? Стоит ли искать?" Можно, конечно, не искать и, согласившись с утверждениями об уникальности жизни на Земле и бесконечно малой вероятности появления ее где-либо еще во Вселенной, жить спокойно. Но человечество всегда стремилось решить возникающие перед ним задачи. Раньше проблемой было слышать и видеть на расстоянии, летать на ковре-самолете. Сейчас мечтают услышать приветствие разумных существ из космоса. Не искавши, найти нельзя. При научной постановке вопроса "...какие-либо серьезные выводы можно будет делать только после того, как будет проведена достаточно полная программа поиска сигналов других цивилизаций. Именно поэтому мы считаем, что такой поиск совершенно необходим" 5.
Можно предполагать, что первые попытки установить связь с разумными существами будут сделаны в радиодиапазоне, так как здесь меньше уровень космических шумов. По мере развития техники излучения и приема сигналов в других диапазонах для сообщения между цивилизациями можно использовать и другие диапазоны электромагнитных излучений. Но более высокая ступень развития включает в себя в какой-то мере предшествующие этапы. По-видимому, радиодиапазон как канал передачи сигналов сохранится даже при использовании других излучений в качестве основного средства общения цивилизаций.
НУЖНА АППАРАТУРА
При создании радиоастрономической аппаратуры и проведении радиоастрономических исследований следует учитывать возможность приема сигналов внеземных цивилизаций и создавать необходимые устройства для выделения и обработки этих сигналов. Иногда высказывается мнение, что сигналы внеземных цивилизаций, если таковые появятся, можно обнаружить: уже имеющимися радиоастрономическими системами. С этим трудно согласиться, так как любой прибор рассчитывается для приема определенного вида сигнала и для анализа определенных его параметров. Существующая аппаратура способна одновременно определять лишь весьма ограниченное число параметров радиоизлучения. Уместно вспомнить, что пульсары были случайно обнаружены в августе 1967 г. только после того, как начались исследования мерцания радиоизлучения точечных источников. Неоднородность среды, в которой распространяется сигнал, порождает "мерцание" точечных источников радиоизлучения, аналогичное мерцанию видимых звезд.
Поэтому точечные радиоисточники необходимо наблюдать на радиотелескопах с малой постоянной времени. Ранее на радиотелескопах использовались приемники с большим временем осреднения, что повышало их чувствительность, но снижало разрешающую способность. Естественно, многие сигналы вообще не могли быть обнаружены. Для поиска сигналов внеземных цивилизаций необходима аппаратура, способная определять все существенные параметры сигнала одновременно и анализировать их. Она будет с успехом применяться и для обычных радиоастрономических работ.