Добро пожаловать во вторую часть краткого экскурса в историю SETI. В рамках этого цикла мы рассматриваем ключевые вехи и основополагающие принципы, которые сформировали облик программы по поиску внеземного разума (Search for Extraterrestrial Intelligence). В первой части мы подробно остановились на целях и мотивах этой дисциплины, а также на том, как знаменитый вопрос Энрико Ферми "Где все?" помог очертить круг сопутствующих проблем. Мы также упомянули первые эксперименты, отражавшие растущее любопытство человечества к космосу и своему месту в нём.
Сегодня речь пойдет о проекте, который по праву считается первым систематическим обзором в рамках SETI, а также о его долгосрочном наследии. Его называют проект "Озма" (Project Ozma). Руководитель этого исследования, профессор Фрэнк Дрейк, признанный за свои новаторские труды отцом SETI, не только заложил фундамент для будущих экспериментов, но и предложил формулу, ставшую базовым принципом всей дисциплины. Более того, возглавляемый им эксперимент стал первой целенаправленной попыткой обнаружить внеземной разум за пределами Солнечной системы, что ознаменовало новый этап в осмыслении феномена жизни во Вселенной.
До этого момента научные поиски внеземных сигналов ограничивались пределами нашей планетной системы, а основное внимание исследователей было приковано к Марсу и Венере. Однако по мере совершенствования технологий и расширения представлений о структуре космоса масштабы поисков закономерно увеличились.
Взгляд за пределы Солнечной системы
В 1950-х годах идея использования методов радиоастрономии для поиска сигналов искусственного происхождения начала получать широкое признание в научных кругах. В сентябре 1959 года профессора физики Корнеллского университета Джузеппе Коккони и Филип Моррисон опубликовали в журнале Nature программную статью "Поиски межзвёздных сообщений" (Searching for Interstellar Communications). Авторы утверждали, что чувствительность современных радиотелескопов достигла уровня, позволяющего фиксировать передачи из других звёздных систем.
В этой работе учёные также затронули множество проблем, которые впоследствии побудили их коллегу по Корнеллскому университету Фрэнка Дрейка сформулировать своё знаменитое уравнение. Коккони и Моррисон отмечали:
"В настоящее время не существует теорий, позволяющих надёжно оценить вероятность формирования планет, возникновения жизни и эволюции жизни до появления развитых научно-технических возможностей. В отсутствие таких теорий окружающая нас действительность подсказывает, что звёзды главной последовательности с продолжительностью жизни в многие миллиарды лет могут обладать планетами, что из небольшой группы таких планет две (Земля и, весьма вероятно, Марс) поддерживают жизнь, и что жизнь на одной из этих планет породила общество, способное с недавних пор к масштабным научным исследованиям".
В частности, исследователи высказали предположение, что межзвёздные сообщения могут передаваться на длине волны радиоизлучения нейтрального водорода 21 сантиметр, что соответствует частоте около 1420 МГц. Поскольку водород является самым распространённым элементом во Вселенной, авторы логично предположили, что гипотетические внеземные цивилизации выберут именно эту частоту в качестве универсального канала связи, который легко идентифицируют другие разумные виды:
"Межзвёздная связь через галактическую плазму без угловой дисперсии и задержек во времени распространения практически реализуема, насколько нам известно, только с помощью электромагнитных волн. Поскольку цель тех, кто эксплуатирует передатчик, заключается в обнаружении недавно развившегося общества, мы можем предположить, что используемый канал будет налагать минимальные требования к точности настройки частоты и угловой дискриминации детектора приемной стороны".
В следующем 1960 году профессор Фрэнк Дрейк опубликовал статью, обобщающую его взгляды на проблему SETI, под названием "Как мы можем обнаружить радиопередачи от далёких планетных систем?". Дрейк солидаризировался с выводами Коккони и Моррисона, подтвердив, что крупные антенны и новые чувствительные приёмники делают возможной регистрацию радиосигналов на межзвёздных расстояниях. Предваряя появление уравнения, которое позже получит его имя, Дрейк вывел математическую формулу для определения предельной дистанции обнаружения сигнала, которая представлена на изображении.
где:
- R - расстояние, на котором может быть обнаружен сигнал;
- Pe - эффективная излучаемая мощность передатчика в направлении Земли (в Ваттах);
- A - эффективная площадь приёмной антенны (в квадратных метрах);
- T - интенсивность собственных шумов приёмного устройства, в данном случае температурная (в градусах Кельвина);
- t - время усреднения сигнала приёмником (в секундах);
- B - полоса пропускания приёмника (в циклах в секунду, или Герцах).
"Озма" и уравнение Дрейка
В 1960 году Фрэнк Дрейк совместно с коллегами осуществил первый в истории систематический обзор SETI на базе Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) в Грин-Бэнк, штат Западная Вирджиния. Эксперимент получил название "Проект Озма" в честь правительницы сказочной страны Оз из произведений Лаймена Фрэнка Баума. Эту страну писатель характеризовал как "очень далёкую, труднодоступную и населённую причудливыми, экзотическими существами". В рамках этого исследования использовалась 25-метровая параболическая антенна обсерватории. С апреля по июль 1960 года по 6 часов в день вёлся мониторинг двух солнцеподобных звезд Эпсилон Эридана и Тау Кита на частотах, близких к линии водорода 21 сантиметр.
Выбранные объекты находятся на расстоянии около 11 световых лет от Земли, сопоставимы с Солнцем по светимости и, как предполагалось (хотя и не было доказано на тот момент), могли обладать планетными системами. При этом Тау Кита несколько старше Солнца, а Эпсилон Эридана существенно моложе. Это давало гипотетический шанс зафиксировать следы цивилизаций на разных стадиях их потенциального развития. Чтобы минимизировать общие затраты, в проекте задействовали уже существовавшие приёмники и стандартное оборудование. Бюджет эксперимента составил скромные 2000 долларов США, что эквивалентно примерно 22390 долларам в ценах сегодняшнего дня.
Несмотря на отсутствие положительного результата, проект "Озма" вызвал серьёзный интерес в научном сообществе и привлёк внимание к новой, ещё только формирующейся дисциплине. Год спустя Дрейк организовал в Грин-Бэнк первый симпозиум, на котором учёные со всей страны, включая молодого астронома Карла Сагана, собрались для обсуждения перспектив SETI. В память об этой встрече на здании обсерватории Грин-Бэнк до сих пор установлена мемориальная доска. Именно в ходе подготовки к данному симпозиуму Дрейк вывел своё знаменитое уравнение. Позже он вспоминал о процессе его создания:
"Когда я планировал встречу, за несколько дней до её начала я понял, что нам необходима повестка дня. И я выписал все параметры, которые требуется знать, чтобы предсказать, насколько трудно будет обнаружить внеземную жизнь. Когда я взглянул на них, стало очевидно, что если перемножить все эти факторы, получится число N, то есть количество обнаружимых цивилизаций в нашей Галактике. Эта формула предназначалась именно для радиопоиска, а не для поиска первобытных или примитивных форм жизни".
Математически уравнение Дрейка записывается следующим образом:
N = R x fp x ne x fl x fi x fc x L
где:
- N - количество цивилизаций в нашей Галактике, с которыми возможен контакт;
- R - средняя скорость звездообразования в Галактике;
- fp - доля звёзд, обладающих планетными системами;
- ne - среднее количество планет в системе, потенциально пригодных для жизни;
- fl - вероятность возникновения жизни на пригодной планете;
- fi - вероятность эволюции жизни до разумных форм;
- fc - доля цивилизаций, разработавших технологии межзвёздной радиосвязи;
- L - время жизни такой цивилизации (период, в течение которого она излучает сигналы в космос).
По мнению историка науки в NRAO доктора Ребекки Шарбонно, проект "Озма" считается отправной точкой научных исследований SETI, поскольку он качественно изменил статус этого направления. Помимо технологического сдвига и изменения фокуса внимания, важную роль сыграл исторический контекст, так как эксперимент совпал с эпохой холодной войны и началом космической гонки. Запуск первых искусственных спутников Земли, создание межконтинентальных баллистических ракет и подготовка к пилотируемым полётам на орбиту коренным образом трансформировали восприятие космического пространства человечеством.
Проект "Озма" был реализован в период, когда надежды на осуществление главных научно-технических амбиций человечества тесно переплетались со страхом перед взаимным ядерным уничтожением. Доктор Шарбонно полагает, что ключевым вкладом Фрэнка Дрейка стал не сам проект "Озма", а именно его уравнение. Оно изменило методологические подходы к анализу проблемы внеземной жизни, а также к оценке перспектив существования нашего собственного вида. Это также стало прямым следствием жизни в эпоху, когда глобальный ядерный конфликт рассматривался не как теоретическая абстракция, а как перманентная угроза.
В данном контексте наиболее критическим параметром в уравнении Дрейка оказывается коэффициент L - продолжительность существования технологической цивилизации, определяющая временное окно её обнаружения. Тезис о том, что любая цивилизация имеет ограниченный срок жизни, лёг в основу множества теоретических объяснений парадокса Ферми, который состоит в отсутствии видимых следов деятельности инопланетных цивилизаций. Сегодня, в эпоху дискуссий об антропоцене и климатических изменениях, концепция внутренней склонности развитых технологических обществ к саморазрушению приобретает особую актуальность.
К концу XX века теоретический фундамент SETI был полностью сформирован, а последующие эксперименты, как предложенные, так и успешно реализованные, становились всё более масштабными. В третьей части цикла мы рассмотрим, как исследователи SETI перешли к проектам поистине галактического масштаба.