Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

Потупа Александр

где для удобства дано три варианта введения расстояния — в сантиметрах, парсеках и световых годах, соответственно, и — телесный угол ( = ² , где — угловое расхождение пучка, выраженное в радианах).

В предельных на сегодня условиях фокусировки ( ~ 10^{– 7} радиан или 0,02 угловых секунды) оказывается, что источник можно наблюдать с расстояния 10 тысяч парсек (порядка расстояния до центра Галактики) как звездочку 25 величины (предел Зеленчукского телескопа), если его мощность порядка 2,6.10⁹ Вт. При этом размер пятна (d ~ r) будет порядка 200 а.е., то есть превысит размеры

известной планетной зоны Солнечной системы.

Разумеется, речь может идти не об обычных источниках света, а о мощных лазерах, чей пучок дополнительно фокусируется большим зеркалом (диаметром 5–6 м). На это впервые указали американские физики Р. Шварц и Ч. Таунс еще в 1961 году. Мощности указанной величины — тысячи мегаватт — отнюдь не фантастика [170] . Кроме того, необязательно сразу ставить вопрос о лучевом зондировании всей Галактики. Лазер с мощностью около 250 Ватт обнаружит себя как звездочка 25-ой величины даже на расстоянии 10 световых лет. Так что посылка лазерных сигналов к ближайшим звездам, скажем, в радиусе 100 световых лет представляется осуществимой задачей.

170

Импульсные лазеры, используемые в термоядерных исследованиях, дают в наносекундных импульсах до 10¹³–10¹⁴ Вт («Дельфин» (СССР), «Хеглф» (США). Полупроводниковые лазеры, работающие в непрерывном режиме для линий связи, способны давать порядка 10⁷ Вт при сроке службы более года. Такого же порядка мощности (20–30 МВт) должны развивать лазеры, которые сейчас разрабатываются для противоракетных комплексов.

Другой вопрос — весьма серьезные технические проблемы, которые пришлось бы при этом решать. Во избежание атмосферных помех лазерный маяк пришлось бы монтировать на околоземной орбите. Этот сложнейший комплекс из лазера, зеркала, энергоустановки и ЭВМ, контролирующей всю работу станции, нуждался бы в очень продуманной защите. Следовало бы построить эффективную систему модулирования излучения. Но принципиально непреодолимых трудностей тут не видно. Усилиями международного сообщества данную проблему можно было бы решить еще в 20 веке. Эта работа принесла бы неизмеримо больше пользы, чем заброска в околоземное пространство лазерного оружия.

Самое сложное дело — программа работы такой станции. Если одна из цивилизаций в радиусе 10 св. лет от Солнца создала соответствующую установку светимостью 25 кВт, то в области Солнечной системы должен появиться зайчик размером порядка 100 млн. километров (2/3 а.е.), и наблюдать его мы можем, лишь попав в освещаемую зону. Значит, нужно придумать оптимальный режим работы маяка, рассчитав, сколько времени он должен тратить на зондирование каждого участка пространства вблизи звезды. Это предъявляет повышенные требования к определению размеров экозоны — лишь в пределах экологического кольца и следует вести сканирование. Следует также учесть, что из-за малых случайных колебаний станции в целом (или по-другому — из-за ограниченной точности ее ориентации) лазерный зайчик будет всегда немного метаться по пространству вблизи исследуемой звезды, и амплитуда этих метаний на больших расстояниях от лазера должна быть довольно велика в масштабах планетной системы. Более того, можно специально придать станции какое-то колебательное движение, и в результате наблюдатель будет регистрировать переменную звезду.

Чтобы достаточно долго вести сканирование каждой планетной системы, видимо, придется создавать набор маяков, каждый из которых будет закреплен за подозрительной звездой. Этот вариант достаточно привлекателен — вряд ли наша или другая цивилизация стала бы ограничиваться созданием единственного передатчика.

Разумеется, сложностей с режимом работы одного или нескольких маяков не возникало бы, если некая цивилизация решилась бы покрыть маяками большую сферу, обеспечив посылку сигналов во всех направлениях. Но общая мощность 10¹⁵ излучателей рассмотренного типа должна достигать 2,5.10¹⁹ Вт, чтобы система надежно была зарегистрирована как звезда 25-й величины на расстоянии 100 световых лет.

Итак, поставив проблему всенаправленного маяка, мы сразу же сталкиваемся с величинами звездного порядка.

В сущности, для создания изотропного излучателя такого масштаба нет необходимости изготовлять миллиарды лазеров и больших зеркал, достаточно «просто зажечь» звезду, которая воспринималась бы с расстояния 100 св. лет как объект 25-й величины. Что ж, звезду так звезду — фотонные ракеты приучили нас спокойно взирать на такие проекты, тем более, в данном случае не надо делать подвижный аппарат, достаточно изготовить гигантский светящийся шар.

Как же его создать?

Для поддержания мощности порядка 2,5.10¹⁹ Вт нужно не менее 4 млн. тонн горючего с эффективностью 6.10⁹ Вт/кг, если использовать что-то типа аннигиляционного реактора. Применяя ядерное горючее, характерное для современных транспортных реакторов (P ~ 20 Вт/кг) мы вынуждены были бы заготовить его свыше 10¹⁵ тонн, что наверняка требует сооружения крупного космического тела. Если учесть, что из центра Галактики наше Солнце видно как звезда примерно 20-й величины, можно без труда заключить, что общение галактических масштабов требует звездных маяков.

Собственно опыт астрономии и без особых расчетов сразу мог бы привести к очевидному выводу, что только звезды доступны систематическим наблюдениям в масштабе Галактики, и только галактики — на межгалактических расстояниях.

Таким образом, пока проблема оптического Контакта сводится к сооружению одного или нескольких лазерных маяков и к поиску остроумного режима их работы. Видимо, выделить излучение узкополосного лазера (ширина интервала частот порядка 1 МГц) на фоне звезды было бы не так уж трудно. На своей характерной частоте лазер светил бы на 2–3 порядка ярче звезды, вблизи которой он сооружен.

К строительству собственных лазерных звезд мы пока не приступили, но активный поиск их уже начался.

Наряду с очень важным и интересным оптическим диапазоном существуют и иные варианты реализации сигнального Контакта. Представляются весьма перспективными области ультрафиолета, рентгена и? — лучей. Лазерные маяки в таких режимах могли бы гораздо сильней оптических, в десятки тысяч раз, отличаться от своих звезд. Но многие физические и конструктивные особенности таких систем пока не понятны. Это касается и создания аппаратов и фокусировки их излучения.

Нечто более реальное возникает в диапазоне мягкого излучения, где интенсивно рассматриваются радиометоды поиска внеземных цивилизаций. По ряду причин интервал длин радиоволн, на которых было бы целесообразно вести межзвездную связь, заметно ограничен. Скажем, «радиоокно» Земли заключено между 10 метрами и 3 сантиметрами. Более длинные волны отражаются атмосферой, более короткие приводят к избыточным шумам в приемных устройствах. Если дополнительно уходить от атмосферных помех, то следует работать с волнами не длиннее 30 см. Реальный диапазон космического приема попадает в частотную полосу от 1 до 10 ГигаГерц. Но и в этой полосе следует отыскать какой-то общезначимый космический стандарт.