Останні кілька десятиліть, коли розмова заходила про пошук позаземних цивілізацій на науковій основі, це автоматично означало пошук радіосигналів штучного походження у космосі. Але давайте разом розберемося, які у цього методу проблеми і що реально було зроблено
Радіозв’язок – найлогічніша штука?
Перші дослідники позаземного життя Кокконі, Моррісон та Дрейк були радіоастрономами. Не дивно, що в першу чергу головним інструментом у його пошуках вони вбачали радіозв’язок. У часи, коли це сталося, радіо вже далеко не було чудом, але все ще було одним із найбільших досягнень цивілізації. Звичайно, що тоді передбачали, що розумне життя на інших планетах може і не користатися радіохвилями з досить прозаїчних причин, але тоді цим моментом вирішили знехтувати.
Взагалі ідея шукати радіосигнали у космосі – більш, ніж логічна. Радіохвиля поширюється у просторі нескінченно і здатна нести у собі купу інформації: голосові коливання, телесигнал, цифрові повідомлення будь-якої складності. Логічно припустити, що якщо десь у космосі є розвинена цивілізація, то її сигнали ми обов’язково вловимо.
Послаблення хвиль
Але не все так просто. Радіохвилі підкоряться закону збереження енергії. А отже, чим далі радіохвиля відходить від джерела, тим більшим стає її фронт і менше енергії одиниці його площі. Інтенсивність сигналу слабшає пропорційно до другого ступеню відстані від джерела. А це означає, що хоча хвилі у космосі поширюються нескінченно, здатність вловлювати їх зменшується достатньо швидко.
Звичайний сигнал ефірного телебачення легко приймається звичайною антеною у сотнях кілометрів від телебашти. Однак вже у кількох мільярдах кілометрів він стає занадто слабким для того, аби збудити у антені відчутні струми. Саме тому, хоча перші радіосигнали людство відправило у космос ще більш ніш століття тому, не факт, що потенційним позаземним цивілізаціям, які знаходяться на відстані 100-120 світлових років від нас вдасться їх отримати.
Існує спосіб отримати навіть такий, дуже послаблений сигнал. Для цього треба застосувати один з типів направлених антен. Найбільш широко використовуваним типом тут є радіотелескопи, до конструкції яких входить «тарілка». Треба сказати, що уявлення про те, що «тарілка» збирає розсіяну радіохвилю усією поверхнею хибне. Насправді у неї є так звана діаграма направленості – напрямки, у яких сконцентрована її чутливість.
Що можна почути за допомогою напрямленої антени?
Але в цілому суть застосування напрямлених антен полягає саме у тому, що за їх допомогою ми можемо дуже добре щось чути у одному напрямку, абсолютно нічого не чуючи в усіх інших. Наприклад можна направити такий радіотелескоп на одну конкретну, нехай і досить віддалену зірку і отримати радіосигнал, який не вловлять звичайні антени. Так, якщо позаземні цивілізації направлять свої радіотелескопи на Сонце, то вони, в залежності від того, на якій відстані від нас вони знаходяться, можуть дізнатися про нас різні речі.
Наприклад, якби так зробили у системах Дубхе (Альфи Великої Ведмедиці) чи Міаплацідусу (Бети Корми) то могли б отримати перші радіосигнали землі і послухати СОС, який передає «Титанік», що зіштовхнувся із айсбергом. У системах Фекда (Гамма Великої Ведмедиці) та Аліот (Епсилон Великої Ведмедиці) нещодавно могли насолоджуватися одним із перших відеосигналів землі. На ньому Адольф Гітлер відкриває Олімпійські ігри.
Жителі Альдебарану та Кастору нещодавно могли б отримати від землі надзвичайно потужні сигнали, які при цьому не несуть ніякої інформації, але явно створені розумними істотами. Це – найпотужніші радари часів Холодної Війни. А ось на Капеллі (Альфі Возничого) вже отримали перші сигнали кольорового телебачення з Землі. А на Полуксі та Альдебарані – перші цифрові сигнали.
Сонце – не така і помітна зірка
Але це усе – лише за умови того, що гіпотетичні аборигени цих зірок знать, куди спрямовувати свої антени. Справа у тому, що вже на відстані 40 світлових років ми б нашу зірку неозброєним оком не могли б помітити. Звичайно, це – не аргумент за те, що на нашу зірку не звернуть уваги, але все одно навіть на відстані у 40 світлових років наша зірка буде лише одним із двох десятків подібних об’єктів.
Якщо ж слухати ефір, просто направляючи радіотелескоп на ділянку неба, а не на конкретну зірку, то вже на відстані у 70-80 світлових років щось почути буде проблематично. Щоправда, є ще надпотужні радари космічного стеження – взагалі найпотужніші джерела випромінювання радіохвиль, які використовує людство. Якогось осмисленого сигналу вони не несуть, але досить легко ідентифікуються як сигнал розумного походження. Але і їх можна задетектувати тільки на відстані 100-200 світлових років від Землі.
Та і напрямлена антена здатна ловити такі сигнали не на будь-якій відстані. Сигнали нашого телебачення губляться навіть для них вже на відстані у кілька сотень світлових років, а радари не чутно на відстані трохи більше тисячі. Що, порівнюючи із поперечником галактики у 100 тисяч світлових років не так вже і багато.
Проблеми комунікації
Але можна сигнали не тільки направлено приймати, але і випромінювати. У цьому випадку уся енергія концентрується у одному достатньо вузькому промені. Він все одно із часом розсіється, але почути повідомлення у цьому випадку можна на значно більшій дистанції. Для цього достатньо звичайний радіотелескоп модернізувати так, щоб він працював не тільки як приймач, але і як випромінювач. У цьому випадку, навіть при достатньо невеликій потужності передавача його сигнал можна буде отримати на значно більшій відстані.
Але все одно, навіть із радіотелескопом, який знає, у яку точку неба «дивитися» можливість отримання такого сигналу обмежена кількома тисячами, можливо десятками тисяч світлових років. Радіус прийому такого сигналу вже перекриває більшу частину Галактики, але далеко не всю її.
Крім того, зі зв’язком за допомогою двох направлених антен є велика проблема. Для того, щоб він здійснився мать бути виконані аж дві умови. По-перше на передавачі мать точно знати, куди передавати сигнал. По-друге, на приймачі мать знати не тільки куди, але і коли саме направляти антену. Бо постійно тримати її направлено в одну точку не вдасться, бо ніхто заздалегідь не знає, де та точка.
Та і на передавачі приблизно та сама проблема. Навіть у радіусі тисячі світлових років від нас знаходяться мільйони зірок. Яку із них обрати ціллю для сигналу. Можна, звичайно, розсилати напрямлені сигнали до максимальної кількості зірок. Але де гарантія, що через десятки і сотні исяч років у далекій системі радіотелескоп буде напрямлений у наш бік ті кілька годин, поки повз неї проходитиме радіосигнал?
SETI та інші
Усі ці речі були відомі ще у 1960-х роках, коли науковці вперше почали шукати позаземні радіосигнали. І хоч якими сумнівними не були б шанси щось знайти у космосі, вчені їх використані. Почав усе це Френк Дрейк. Той самий, що придумав формулу для підрахунку цивілізацій у Галактиці. Ще у 1960 році він розпочав «Проект Озма» у якому шукав сигнали з космосу на хвилі випромінювання молекулярного водню, яка вважається найкращою для міжзоряної комунікації. У рамках цього проєкту він, зокрема, дослідив на наявність радіосигналів найближчі до нас сонцеподібні зірки – Альфу Центавра та Тау Кита. Не знайшов нічого.
А з 1971 року вже НАСА запустило проєкт SETI, тобто Search for Extraterrestrial Intelligence. І ось у цьому проєкті, який тривав не один десяток років було «прослухано» десятки тисяч зірок. Був принаймні один сигнал, який наводив на думку про своє штучне походження, але зрештою воно не підтвердилося. Як і треба було очікувати, такий спосіб пошуку позаземного життя швидких результатів не дав.
А у 1991 році стартувала програма SETI@home, яка дозволила усім бажаючим долучитися до аналізу масиву інформації, яка поступає від земних радіотелескопів. Але і тут за 20 років роботи тисячі добровольців так і не змогли знайти чогось, що свідчило б, що десь ще є розумне життя. І у 2020 році проєкт призупинив свою роботу.
Але найголовнішу мету SETI виконала. Люди по всьому світу повірили, що шанс хоч якось знайти позаземні цивілізації є. І з’явилася купа незалежних проєктів, учасники яких слухають небо у пошуках сигналів. Тож, яким би малим не був шанс щось знайти таким шляхом, він зберігається.
Виклики нового часу
А тим часом за останні 60 років змінилася сама людська цивілізація і щодо застосування радіосигналів у нас з’явилися нові уявлення. Справа у тому, що за цей час ми навчилися передавати інформацію по лазерному променю та оптичному волокну. Та і взагалі зрозуміли, що випромінювати в усі боки – не найкращий спосіб передавати інформацію.
Поступово ми стаємо все менш і менш помітними у радіодіапазоні, хоча масштаби обміну інформацією зросли неймовірно. І тепер у нас все менше і менше підстав думати, що позаземні цивілізації будуть спричиняти якийсь такий особливий шум. Все це ще сильніше звужує можливість знайти позаземну цивілізацію за радіосигналами, але свою роль у пошуку позаземних цивілізацій ця сторінка сторінка історії виконала. Якщо у найближчі пару десятків років ми не отримаємо сигналу з космосу, це означатиме, що серед тих кількох сотень зірок, що знаходяться недалеко від нас, іншого розумного життя немає. А це дасть нам підставу хоч щось конкретне підставити у рівняння Дрейка і ще на кілька кроків наблизитися до відповіді на питання, а де ж усі?