Итак, мы пришли к выводу, что сегодня земляне еще не могут прокричать «ау!» в дальние просторы вселенной. Слишком слаб наш голос. Мы еще очень бедны энергией. У нас еще нет сверхмощных передатчиков и сверхнаправленных антенн. А будет ли все это?

Конечно! Ведь законы природы не ставят преград на этом пути. Сегодня землянам пока, к сожалению, не удается объединиться для решения этих задач. На планете бушуют войны. Идет невиданное в истории Земли единоборство двух систем — отживающей и народившейся. Гонка вооружения в одной и защитные действия в другой поглощают колоссальные материальные и людские ресурсы.

Но вероятно, есть миры, где проблемы типа наших, земных — и социальных и технических — уже решены. И вероятно, их обитатели давно шлют нам весточки о себе. А мы и ухом не ведем. Погрязли в своих земных делах и делишках.

Куда девалось наше гостеприимство? Кто из землян откажется накормить и напоить, обласкать и развеселить друга? Почему же мы так черствы к существам иных миров?

Они не могут сами явиться в наш дом, но они, вероятно, шлют своих гонцов: посылают сигналы. Почему же мы не встречаем этих гонцов, этих электромагнитных марафонцев вселенной? Тем более что они бегут не налегке; они, возможно, несут груз драгоценнейшей для нас информации о чудесах своей цивилизации.

Вывод один. Надо проявить к этим гонцам все хваленое земное гостеприимство. Надо их искать, встречать и принимать. А это вполне под силу нам уже сегодня. Поиск и прием сигналов не требует больших энергетических затрат. Простейшие установки для приема уже созданы. Их применяют радиоастрономы во многих странах для наблюдения естественных излучении звезд. Остается наладить координацию поисков в масштабе всей планеты. Будем надеяться, что в ближайшие годы это будет достигнуто.

Теперь обратимся к существу самой задачи поиска и приема сигналов — вестников иных миров.

Рыбки и невод

Поиск разумных сигналов напоминает поиск редчайшей золотой рыбки в океане в миллионных стаях рыб. Но игра стоит свеч. Ведь это не простая, а золотая рыбка. Она заговорит с нами. Язык ее будет не наш, не земной. Он будет каким-то другим, но обязательно разумным. И это роднит его с нашим.

Но звездный океан велик, а наш земной невод так мал. Рыб тьма, а золотых — одна-две на миллиарды. Как ее найти? Как лучше организовать поиск?

Можно, конечно, довериться теории вероятностей: опустить невод в океан и ждать. Говоря языком этой науки, существует положительная, отличная от нуля вероятность того, что золотая рыбка сама заплывает в невод.

Ситуация похожа на один из рекомендованных способов поимки льва в Сахаре. Ставим в любом месте клетку, распахиваем дверцу и терпеливо ждем.

Сколько придется ждать до первого улова — столетия или секунды, — к сожалению, теория вероятностей принципиально ответить не может. Этот пассивный метод рыболовства и охоты может затянуться на века. Давайте попытаемся найти более быстрые, активные методы поиска.

Начнем с ограничения пространства, в котором мы ведем поиск. Для этого очертим вокруг нашей звезды гигантскую сферу столь большого радиуса R, чтобы Солнце со всеми своими детьми — планетами — казалось лишь сверкающей бриллиантовой точкой в центре этого шара. (Кто может запретить нам, землянам, вообразить такую сферу, где наша солнечная система занимала бы наконец центральное положение?!) Чем больше радиус сферы, тем больше звезд в ней, тем больше шансов встретить очаг разума в ней.

Далее, попытаемся организовать поиск разумных сигналов, возможно посылаемых какими-нибудь звездами (точнее, их планетами), находящимися внутри нашей сферы.

Назовем цивилизацию, ищущую сигналы других, икс-цивилизацией, а ее обитателей — иксами. (В нашем случае это мы, земляне, ведь мы — несмотря на все наше величие — пока являемся безликими иксами для других обитателей космоса.) А тех, кто уже трубит во вселенной, назовем игреками.

Итак, иксы — эти энергетические бедняки, то есть мы — раскинули свои приемные установки в центре сферы и упорно ловят сигналы игреков. Где в этой сфере блаженствуют игреки — повелители больших энергий, — нам пока неизвестно. Какие у нас, иксов, шансы наткнуться на разумный сигнал в зависимости от радиуса обследуемой сферы?

Мы их оценивали в первой главе. Учеными получены различные значения этой вероятности. Воспользуемся средней величиной: на миллион звезд приходится лишь одна с развитой цивилизацией. Общее число звезд в Галактике равно 1011. Отсюда число «цивилизованных» из них составляет 105.

Зная объем нашего млечного созвездия, можно определить «среднее» расстояние между этими звездами. А считая, что они равномерно разбросаны по всей Галактике, приходим к выводу, что это «среднее» порядка 1000 световых лет.

Но, может возразить читатель, все эти рассуждения «в среднем»; они типичны для теории вероятностей, оперирующей массовыми явлениями. Нас же при поиске интересует не вся картина, а контакт с хотя бы одной-единственной ближайшей цивилизацией. И, полагая, что «цивилизованные» звезды, если они есть, конечно, хаотически разбросаны в космосе, мы можем считать, что расстояние до ближайшей цивилизации может быть как значительно больше, так и значительно меньше среднего. Закон отклонения от среднего этой случайной величины, конечно, будет установлен. Но для этого нужно обнаружить для начала хотя бы… первый десяток цивилизованных звезд.

Минимальный радиус нашей сферы, о которой мы только что упоминали, равен, очевидно, расстоянию до ближайшей звезды — альфы Центавра. Он составляет 4,3 светового года. При этом мы отбрасываем гипотезу Шепли, будто сигналы могут также слать «дети тьмы» — обитатели остывших, несветящихся звезд (гл. I). Ведь если ее принять, то надо обследовать не только отдельные звезды в нашей сфере, а и темное пространство между ними, весь ее объем. Это хотя, правда, и увеличит шансы, зато чрезвычайно осложнит поиск. Ввиду спорности гипотезы будем пока вести обследование только звезд.

При увеличении радиуса сферы до 16 световых лет число звезд в ней возрастет до 47. При увеличении до 100 — число звезд увеличится до 10 тысяч, а сфера радиусом в 1000 световых лет захватывает звезд до десяти миллионов. В глазах рябит. Неизвестно, с какой начинать и какой кончать. Немыслимо для каждой звезды организовать свой наблюдательный пост. Можно только разбить нашу сферу на секторы по числу земных установок и поочередно «прослушивать» каждую из звезд сектора.

Если на одной из них есть цивилизация, то разумные ее существа наверняка столкнутся с одним важным обстоятельством. Конечно, они знают, что самый надежный способ дать о себе знать — это кричать «ау!» сразу во всех направлениях. И они знают, что для этого надо применять всенаправленную антенну (ее называют также ненаправленной), которая не имеет ни одного вытянутого лепестка и излучает энергию одинаково во все стороны. И лишь тогда волны, несущие золотую рыбку, заполнят всю сферу; тогда их может поймать любая цивилизация, находящаяся в любой точке сферы, в том числе и в ее центре (то есть мы). Знают они также, что, к сожалению, такой метод передачи катастрофически снижает мощность сигнала в точке приема: замена направленной антенны диаметром D = 100 метров на ненаправленную даст снижение мощности на приеме в 10 тысяч раз (D2). Им ведомо, что этим тут же воспользуется враг номер один — помехи, которые, как только сигнал станет соизмерим с помехами, начнут сразу же его терзать и рвать на части. Поэтому такую роскошь — сразу кричать: «Всем! Всем! Всем!» — они могут себе позволить только в том случае, если их развитие достигло уровня сверхцивилизации; если они оседлали свою звезду, а может быть, и не только ее. Энергии у них в таком разе «куры не клюют», и почему бы им не бросить ее на благородное дело радиоконтакта со своими (младшими) братьями и не оказать им идейной помощи (в том числе и нам, землянам)?

А как быть цивилизациям, которые еще, подобно нам, добывают энергию в основном «из-под себя» — из угля, нефти, урана — и в очень скромных масштабах? Им (конечно, и нам, если мы захотим давать о себе знать жителям иных планет) остается один путь — применение остронаправленных антенн и поочередная посылка радиоприветов окружающим звездам. Волны будут заполнять тогда уже не всю сферу, а только узкий конус с вершиной в их планете. И золотая рыбка принципиально может попасть в наш, земной, невод только тогда, когда они, игреки, нацелят этот конус на Солнце, а с ним и на нашу Землю.

Как же угадать этот момент и направить наш земной невод (приемник) именно на эту сигналящую нам звезду? Как долго они будут нас облучать? Увы, все это неизвестно. Но кое-что может подсказать наша земная логика.

Раз физические законы едины во вселенной, то и логика мыслящих существ разных миров должна быть схожа. Ход рассуждения игреков может быть такой. Очень быстро переключать свои «ау!» с одной звезды на другую нельзя. Ведь иксы не только не успеют распознать в сигнале разумные элементы, но и вовсе не заметят его. С другой стороны, долго задерживаться на каждой звезде тоже нельзя. Тогда один цикл поочередной посылки радиоприветов окружающим звездам растянется на века, а ведь разум может оказаться на самых последних звездах этого цикла! Остается идти широкой дорогой компромисса. Какой? Порассуждаем за игреков и будем считать, что, приняв миллион посылок типа Да — Нет, иксы (то есть мы) сумеют обнаружить в них следы разума.

Но момент начала облучения случаен. Поэтому они могут принять не всю последовательность в миллион знаков, а только, например, последнюю ее часть.

Поэтому берем, рассуждают игреки, стократный запас: излучаем сто миллионов посылок каждой звезде. Теперь надо выбрать длительность одной элементарной посылки типа Да — Нет. Это очень важный параметр. Ведь время передачи каждой звезде есть произведение именно длительности одной посылки на общее их число.

Если передачу вести длительными посылками, например одна посылка в секунду, то каждой звезде надо выделить 108 секунд, или 100 дней. Длительные посылки привлекательны тем, что они позволяют сделать очень узким горло приемника. Для секундных посылок оно составляет всего лишь один герц. Это существенно облегчило бы иксам (то есть, конечно, и нам, землянам) выделение получаемых сигналов из хаоса всевозможных помех.

Но при этом методе игрекам придется затрачивать колоссальное суммарное время, даже если они станут кричать разным звездам «ау!» одновременно из ста передатчиков с остронаправленными антеннами. При числе облучаемых звезд, скажем, 107 («ау!» в радиусе тысячи световых лет) один цикл займет 300 тысяч лет! Число явно неприемлемое (даже если предположить, что срок жизни кричащих «ау!» таинственных игреков заметно превышает земной).

«Где выход?» — будут вопрошать настойчивые игреки. И их ученые мужи, вероятно, с достоинством ответят, что он скрыт в скорости передачи. Надо передавать быстрей. Это значит — надо уменьшить длительность посылки Да — Нет. Если сразу ее уменьшить в миллион раз, то вместо секунды получим микросекунду. (Такие посылки широко применяются у нас, землян, в радиолокаторах, в радиорелейных линиях, в электронных вычислительных машинах.)

Те же ученые-игреки обязательно заметят, что приемник иксов сможет проглотить эти золотые рыбки (размером в одну микросекунду) только при увеличении горла в миллион раз! То есть вместо одного герца этим недоразвитым иксам, подумают игреки-ученые, придется сделать приемники с горлом, пропускающим один миллион герц. К счастью, из-за хаотического нрава помех их напряжение в приемнике при этом возрастает не в миллион раз, а только в корень квадратный из этой величины, то есть в тысячу раз.

Таким образом, принеся частично в жертву интересы бедных иксов (заставив их раскрыть горло своих приемников в миллионы раз шире и тем самым усилить позиции врага № 1), игрекам удастся добиться приемлемого времени одного цикла облучения.

В этом случае игреки передадут по сто миллионов посылок каждой из ста тысяч звезд уже не за 300 тысяч лет, а всего за четыре месяца!

Но это уже другая крайность. Иксы, проводящие дни и ночи у приемников, могут не успеть заметить золотую рыбку. Ведь каждая звезда (в том числе и наше Солнце) будет облучаться лишь 100 секунд! Периодическое повторение циклов мало что изменит: слишком ничтожны эти сто секунд на временном отрезке в четыре месяца.

Выходит, будут рассуждать ученые-игреки, приемлемого времени цикла мы добились, но слишком ничтожное время уделяется каждой подозреваемой в разумности звезде. Где же выход?

Опять будут заседать умнейшие из игреков. Опять будут спорить и потрясать своими конечностями (какие они, сколько их и сколько пальцев-щупалец на каждой из них — все это откроет будущий радиоконтакт). Возможно, этими игреками будет принято следующее решение — значительно уменьшить число облучаемых звезд. Для этого они исключат звезды, где маловероятно возникновение жизни: то есть звезды, не лежащие в средней части главной последовательности, двойные и тройные звезды, звезды, не имеющие планет, звезды… (многоточие относится к тем многим признакам, которые уже известны игрекам и еще неизвестны нам, землянам).

Будем считать (теперь уже мы с вами, читатель), что после кропотливой проверки по этим признакам число звезд в досье игреков (раздел «Возможен разум») уменьшится в 100 раз, и вместо десяти миллионов останется только сто тысяч звезд.

В итоге игреки принимают такое компромиссное решение: «Одновременно посылать сигналы не одним, а сотней (100) передатчиков. За каждым передатчиком закрепить по одной тысяче „подозреваемых в разуме“ звезд. Цикл работы каждого передатчика (пересчитанный на земной масштаб времени) взять равным одному году. Это значит, что, посылая „ау!“ поочередно каждой из закрепленных за передатчиком звезд, он должен через год обойти их. Отсюда легко посчитать длительность сеанса с каждой звездой: она составит приблизительно 8 часов».

Если эти циклы повторяются, то раз в год в течение восьми часов золотые рыбки будут плыть и в наш (земной) невод.

Давайте случайно выберем эти восемь часов на интервале года и включим земную приемную установку. Пусть наша антенна смотрит на излучающую сигналы игреков звезду и приемник настроен на их рабочую волну. Расчет дает вероятность поимки золотой рыбки в этом случае, равную одной тысячной (P = 0,001).

В среднем из тысячи таких хаотических включений земной оператор может наткнуться на разумный сигнал один раз.

Дела наши, прямо скажем, не блестящи. Но ведь мы взяли для поиска сигналов гигантскую сферу радиусом в тысячу световых лет. Самый удаленный игрек в этой сфере, может быть, отстоит от Земли как раз на «среднем расстоянии» между цивилизациями. А может, землянам еще раз повезло и «зеленые человечки» находятся ближе — ну, скажем, в радиусе 100 световых лет?

Игреки, эти умные создания, владеющие теорией вероятностей еще лучше землян, прекрасно знают цену «средних» цифр. Поэтому они начнут поливать своими сигналами сначала ближайшие звезды, а затем постепенно станут расширять радиус облучаемой сферы. На каком-то отрезке времени (он должен быть достаточно велик) они будут проходить нашу сферу в 100 световых лет.

Число звезд в сфере уменьшается так же, как ее объем, то есть обратно пропорционально кубу радиуса сферы R. При радиусе в 100 световых лет их число уменьшится до 10 тысяч. Следовательно, ситуация облегчится в тысячу раз.

Затем игреки обязательно (ведь они дьявольски умны) отберут звезды, подозреваемые в наличии разумных обитателей. Это, как и ранее, позволит им уменьшить число звезд еще в сто раз. Теперь на каждый из их ста передатчиков придется по одной-единственной звезде.

Значит, игреки могут непрерывно облучать эти подозреваемые 100 звезд, прикрепив к каждой из них один передатчик. Ну, а если их цивилизация еще энергетически бедна и ненамного ушла от нашей, то им можно и уменьшить число передатчиков до 10. Тогда каждую звезду они будут облучать сигналами один раз в год в течение месяца. Это уже дает иксам (и конечно, и нам) обнадеживающую вероятность при случайных наблюдениях, равную одной десятой (P = 0,1).

Одной из таких ста «подозрительных» звезд вполне может оказаться наше Солнце. Тогда какой-то из конусов с золотыми рыбками будет нацелен и на нашу звезду и ее планеты. Остальное должны сделать мы сами — иксы, то есть выловить рыбок своим неводом.

Следовательно, в нашей земной глуши, по-видимому, следует искать как всенаправленные сигналы сверхцивилизаций, так и периодически (или хаотически) появляющиеся излучения цивилизаций типа нашей.

Обитатели сверхцивилизаций — эти энергетические короли космоса — могут себе позволить одновременно излучать сигналы всем окружающим звездам. Они игнорируют ромашку с одним вытянутым лепестком и заменяют ее пышной антенной — астрой. Более того, они могут поддерживать льющийся из астры гигантский поток энергии и информации достаточно долго. По нашим земным меркам, поток сигналов может литься годы, десятилетия, столетия. А это упрощает нашу задачу поиска. Надо только в любое удобное для нас (и всех других иксов) время навести антенну на звезду сверхцивилизации и упорно искать среди всех прочих ее излучений разумный сигнал.

Во втором случае (если считать, что инопланетяне облучают нас периодически) иксам надо быть более изворотливыми и поймать хотя бы один цикл облучения своей планеты.

Увеличивая число приемных установок, или число погружаемых неводов в звездный океан, мы будем увеличивать наши шансы. Тем более что увеличению числа радиоприемных пунктов, в отличие от передающих, не препятствует существующая пока ограниченность энергетических ресурсов землян.

Далее, земляне по результатам своих астрономических и радиоастрономических наблюдений могут также заметно сузить число подозреваемых «цивилизованных» звезд. А это повысит вероятность того, что золотая рыбка, «будя она будет», заплывет в одну из наших гигантских антенн.

Сумеем ли мы ее распознать — это уже вопрос другой, и в последующих разделах мы попытаемся ответить на него.

Таким образом, в очерченной нами сфере вырисовывается следующий вариант поиска сигналов других цивилизаций. Вначале поиск надо вести в малой сфере — радиус R берется равным расстоянию до ближайших звезд. Их немного, и поиск можно начинать, имея одну или несколько радиоприемных установок.

Не услышав гласа разума этих звезд, надо постепенно увеличивать радиус сферы R сначала до сотен, а потерпев и тут неудачу — до тысяч световых лет. При этом надо обязательно увеличивать число земных приемных установок.

Обследование огромного числа звезд в гигантской сфере радиусом в тысячи световых лет потребует объединения усилий всего человечества.

Волна и полоса

Пусть золотая рыбка наконец попала в главный лепесток нашей антенны — ромашки. Значит ли это, что радиосигнал будет принят? Нет, не значит. Это условие необходимое, но еще недостаточное. Есть два дополнительных требования. Первое: приемник должен быть настроен именно на ту волну, на которой сигналит цивилизация игреков. Второе: горло приемника, или его полоса пропускания, должно быть не ýже, чем полоса, занимаемая сигналом. Только при выполнении этих условий приемник проглотит золотую рыбку и появится надежда отыскать ее среди всяческих помех.

Но как уважаемые игреки сообщат нам: «Слушайте нас на волне λ! Горло приемника Δf!»? Таких телеграмм до установления первого контакта, естественно, нам не получить. Значит, надо рассчитывать только на свою догадливость. Ведь обнаруживала же радиоразведка союзников радиосигналы, посылавшиеся гитлеровским командованием своим подводным лодкам, разбросанным по всем морям и океанам. А ведь эти сигналы были очень короткие (доли секунды); каждый сеанс связи проводился на новой волне; время связи менялось по случайному закону. И все-таки сигналы перехватывали.

Правда, эта задача проще поиска сигналов других миров. Ведь уровень техники был приблизительно одинаков у обеих воюющих сторон. Кроме того, всегда имелись какие-то данные разведки до начала перехвата сигналов противника. Но ведь у нас они тоже есть: земная наука и есть та предварительная разведка, которая может кое-что подсказать об игрек-цивилизации. Ведь разумные существа разных миров изучают в школах одни и те же физические законы. И вот что подсказывает нам эта «разведка» о рабочей волне игрек-цивилизации.

Имеется участок радиоволн, где сумма всех шумов, приходящихся из космоса, достигает минимума. Мы с этим уже знакомились (см. на стр. 105). Он расположен приблизительно между 3 и 30 сантиметрами. Это не местное земное явление. Оно имеет общий характер. Логично предположить, что игрек-цивилизация будет сигналить в этом участке. Здесь враг номер один — помехи — минимален, и это существенно повышает шансы быть услышанным.

Далее, сама природа подарила обитателям вселенной стандарты частоты. Мы уже о них говорили: это излучение водорода на волне длиной в 21 сантиметр, излучение гидроксила OH на волне в 18 сантиметров и др.

Американские ученые Д. Коккони и Ф. Моррисон высказали многообещающую идею — сигналы надо искать именно на этих волнах. Ход их рассуждений такой. Всякая цивилизация нашего уровня развития и более высокого знает эти частоты. Знает, что они есть повсеместно во вселенной. Знает, что они очень стабильны во времени. Следовательно, их неизбежно посетит та же мысль — настроить на них свои межзвездные передатчики и свои приемники.

Теперь о выборе полосы приемника. Что тут нам подсказывает наша разведка? Самый простой метод сигнализации — это излучение гармонического колебания (например, на одной из волн природных стандартов) без всякой модуляции.

Источником таких колебаний может служить, например, атомный генератор. Его особенностью является поразительная стабильность частоты генерируемых колебаний. За годы она может изменяться лишь на доли герца.

Задача повышения стабильности частоты появилась уже в линиях связи А. С. Попова. Первые пять десятилетий радиотехника не знала атомных генераторов. За это время были найдены десятки остроумных способов уменьшения хаотической «пляски» частоты. Тут и термостатирование генераторов, тут и схемы компенсации, тут и использование кварцевых пластинок… Но ни один из них не давал практически полного уничтожения этого легкомысленного поведения частоты. Появились даже «теоретики», доказывавшие принципиальную невозможность решения этой задачи. Но оказывается, вопреки этим ученым мужам в Природе издавна существуют такие стандарты частоты. Как мы уже разбирали, при перескоке электрона на более низкий энергетический уровень он излучает именно такое сверхстабильное по частоте колебание. Для его использования надо только заставить электроны дружно прыгать и научиться извлекать их излучения из атомов. Земляне уже овладели этим (для ряда атомов). Игреки же, шагающие где-то впереди по спирали прогресса, тем более владеют этой тайной Природы.

А не примут ли иксы это искусственное излучение за одно из естественных? Нет. Их различить легко. Все естественные излучения имеют широкий спектр. Даже излучение на волнах природных стандартов сильно размыто и имеет спектр в десяток тысяч герц. Искусственно же излучаемое колебание при отсутствии модуляции будет занимать в тысячи раз меньшую полосу. Следовательно, начинать поиск надо с обследования волн природных стандартов с длиной в 21, 18… сантиметров, а также 21/2 · 18/2… сантиметров.

Для поиска такого гармонического сигнала горло приемника может быть взято очень узким — порядка единиц или нескольких десятков герц. Такой приемник сможет принимать и сигналы с медленной модуляцией. Если говорить о сигналах Да — Нет, то число этих посылок в секунду должно быть равно приблизительно полосе пропускания.

Например, при полосе приемника Δf = 15 герц можно принять сигнал, несущий 15 двоичных посылок.

Если же мы таким приемником попытаемся воспринять сигнал с более высокой скоростью передачи, например в 100 посылок в секунду, то потерпим фиаско. Поясним это. Каждая посылка вызывает в контурах приемника свой колебательный процесс. Если этот процесс почти затухает к приходу следующей, то посылки не мешают друг другу. Если нет, то дело плохо, так как каждую посылку начинают подталкивать и давить следом идущие. А разве нельзя посылки призвать к порядку и заставить затухать к приходу следующей?

Конечно, можно! Но сделать это удается единственным способом — расширить горло приемника (чем короче посылки, тем шире должно быть горло).

Представим каждую посылку в виде некой гипотетической птахи. Белая птаха соответствует посылке Да, черная — посылке Нет. Если горло приемника выбрано правильно, то птахи в приемнике не мешают друг другу. Если же мы возьмем более узкую полосу, то у наших пернатых… появится хвост. Он вылезает из отведенной каждой посылке-птахе области во времени и накладывается на следующие за ней. Удивительным свойством нашей птахи является зависимость длины хвоста от полосы: чем уже полоса, тем длиннее вырастает у нее хвост. Устремляя полосу к нулю, мы получим невиданную в природе птаху с бесконечно большим хвостом. А чем длиннее хвост, тем на большее число соседних посылок он накладывается. В результате на каждую посылку накладывается много хвостов от предшествующих. И образ птахи исчезает в этом ворохе черно-белых хвостов: сигнал превращается в шум.

Нечто подобное имеет место и при наблюдении локатором нескольких самолетов. Пока самолеты далеко друг от друга, на индикаторе мы их четко различаем. Но вот они сближаются, и наступает такой момент, когда различить отдельные самолеты невозможно: отраженные от них импульсы накладываются друг на друга и образуют хаос.

Мы не знаем, какой длительности посылки начнет выбрасывать в космос игрек-цивилизация. Значит, мы не знаем, какое взять горло приемника. Придется иметь либо набор поисковых приемников с разным горлом, либо вводить его регулировку.

В первом случае можно производить одновременный анализ в разных полосах, во втором — только последовательный.

Набор приемников с разным горлом можно заменить одним, но на его выходе подключить ряд фильтров с различной полосой пропускания и наблюдения вести одновременно на всех фильтрах.

При оценке минимальной полосы пропускания приемника мы молча предполагали, что расстояние между цивилизациями икс и игрек не меняется. На самом деле все небесные тела, как мы видели, находятся в движении относительно друг друга. Поэтому нам не обойти и не объехать эффект Допплера, о котором уже говорили.

Если происходит сближение небесных тел с цивилизациями икс и игрек, то частота принимаемого сигнала будет расти: у световых колебаний это называется синим смещением. Если расстояние увеличивается, то частота уменьшается: для света это красное смещение. Значит, нельзя выбрать приемник с узким горлом в десяток герц?

Оказывается, можно. И выручает нас в этом случае большая масса небесных тел. Как движение планет в пространстве, так и их вращение вокруг своих осей происходит сравнительно медленно. Поэтому изменение частоты из-за эффекта Допплера будет тоже происходить медленно. Оператор или автомат вполне могут успевать время от времени подстраивать приемник. Значит, узкополосный приемник пригоден. Но если мы ищем сигнал на волне, например, λ, то надо тщательно обследовать окрестности этой частоты λ ± Δλ для того, чтобы учесть возможные допплеровские сдвиги. С каким же горлом нам следует сооружать приемники — с узким или широченным?

И с тем, и с другим. Энергетические бедняки космоса (цивилизации нашего уровня) ставят скромную задачу — заявить о себе всем цивилизациям в радиусе, доступном их энергетике, сказать, что они есть. Они будут сигналить узкополосными или даже гармоническими колебаниями; на большее у них не хватит пороху. Их сигналы нам надо ловить приборами с узким горлом.

Энергетические короли космоса пойдут дальше; они будут как из пожарного гидранта поливать нас мощным потоком информации. Для ее приема потребуются приемники с гигантским горлом. Но и короли, наверное, будут чередовать свой мощный поток с простым гармоническим колебанием (может, с медленной модуляцией). Это позволит обнаружить их даже узким горлом, и притом на больших дистанциях.

Вырисовывается такая методика поиска: вооружаемся приемником с рядом узких и широких полос пропускания; диапазон его рабочих волн должен лежать в области минимума космических помех. Приемником этим обследуем сначала участки в области естественных стандартов частоты (с учетом эффекта Допплера), как наиболее вероятные для использования, затем уже весь диапазон.

Ох, и нелегкая эта работа — найти в море-океане золотую рыбку!

Радио или свет?

А может, нам сигналят не радиоволнами, а световыми пучками лазера? И погружать невод нужно не в радио-, а в световые волны?

Ведь милый световой зайчик таит, как мы установили, колоссальные возможности. Он может транспортировать информацию в десятки тысяч раз большую, чем радиоволна. Этот узкий, почти параллельный пучок когерентного света, казалось бы, может пронзить любые просторы космоса. Так ли это?

Источник когерентного излучения в лазере, например кристалл, имеет, к сожалению, не бесконечно малые, а конечные размеры. В параллельный же пучок, как доказывается в оптике, можно собрать только излучение точечного источника, то есть источника, имеющего исчезающе малые размеры. Но чем большую мощность луча мы хотим получить, тем больше должны быть размеры излучателя. Следовательно, с надеждой получить от большого лазера абсолютно параллельный пучок света, который не рассеивает свою энергию в пространстве, мы должны проститься.

Вместе с тем лазер позволяет получить очень узкие пучки направленного излучения; в сотни раз более узкие, чем в радиодиапазоне. Раствор когерентного светового пучка лазера может быть сделан порядка десяти секунд, а используя оптические линзы, его можно довести до единиц секунд. Главный же лепесток антенны в сантиметровом радиодиапазоне можно сделать только порядка одного градуса. Следовательно, лазерная установка с оптикой способна сконцентрировать энергию в нужном направлении приблизительно в 300 раз сильнее, чем радиоустановка.

Но не только концентрация войск в направлении удара решает операцию. Не меньшее значение имеет также концентрация войск противника на этом же направлении; в нашем случае — концентрация помех.

Как же выглядит единоборство лазерного сигнала и помех в мире света? Скажем прямо: хуже, чем в радиодиапазоне. Здесь помехи еще сильней наседают на сигнал. Посылающая нам световой привет и информацию игрек-цивилизация, можно сказать, находится в самом логове врага. Ведь она развилась и находится под благодатными лучами своей звезды, своего игрек-солнца. А это же гигантский источник световых помех. Его свет и есть колоссальная помеха для разумных световых сигналов. Звезда излучает свет во всех направлениях (у нее вполне хватает энергии для этого) и во всем световом спектре — от инфракрасного до ультрафиолетового. Значит, куда ни кинь — всюду клин. Куда бы и на какой бы волне ни излучал лазер, вместе с его лучами будут спешить и помехи — лучи родной звезды. Луч лазера будет тонуть в них. И наш земной приемник световых сигналов будет ослеплен звездой. Он не различит слабый искусственный сигнал так же, как днем солнечный свет ослепляет нас и мы не видим звезд на небе.

В более выгодном положении оказываются «дети тьмы», обитатели померкших звезд — черных карликов. Они не знают радости «с песней встречать свое солнце» рано утром и задумчиво провожать его вечером. Зато у них нет и световых помех. Но существование их, как мы уже говорили, весьма проблематично.

Однако не следует падать духом. Есть все-таки у лазера возможность перехитрить помехи. В спектре излучения любой звезды есть провалы: участки, где практически нет излучения. Это так называемые линии поглощения. Величественная газовая корона звезды сама поглощает излучение на некоторых частотах, и в спектре ее света образуются как бы ямы. Вот в этих ямах и может обосноваться луч лазера. Так как его излучение когерентно, то оно значительно ýже этих световых ям и не будет сливаться с излучением ее краев.

Приемник такого излучения должен иметь световой фильтр, пропускающий свет лазера только из «ямы» и поглощающий излучение соседних участков спектра звезды. (Надо заметить, что проблема построения таких фильтров еще полностью, к сожалению, не разрешена.)

Кроме того, враг номер один, как нам теперь известно, свивает гнездо в самом приемнике: приемник всегда шумит (подобно некоторым землянам). Не миновала эта горькая доля и приемники когерентного света лазера.

Наиболее распространенным приемником световых колебаний является так называемый фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Умножителем он назван не случайно. Изобретательные земляне смастерили устройство, которое работает как таблица умножения. Входной луч, переходя от одной пластины к другой (их называют анодами), выбивает в несколько раз больше электронов из каждой из них, чем в падающем на пластину луче. Это дает в сумме гигантское умножение энергии входного сигнала и наводит на мысль, что таким прибором можно успешно ловить сигналы иных цивилизаций. Однако и он не лишен пороков.

Если исключить воздействие света на ФЭУ, например закрыть его входное окно непрозрачной пластинкой или рукой, то на его выходе все равно останется некоторый уровень хаотических колебаний (его часто называют темновой ток). Это и есть собственные шумы ФЭУ, а они, оказывается, значительно выше, чем собственные шумы приемников радиодиапазона.

Мешают работе приемников лазерного света и значительные галактические шумы. Миллиарды светящихся звезд в сумме создают заметный световой фон, который тоже воздействует на наши принимающие световые устройства.

Надо еще заметить, что мощности лазеров, достигнутые на нашей планете, пока невелики и составляют приблизительно десятки ватт в непрерывном режиме, что значительно меньше мощностей, достигнутых в радиодиапазоне.

Что же перспективнее и скорее приведет нас к успеху — свет или радио? Если исходить из сегодняшних наших достижений, то очень большие космические расстояния нам еще не под силу перекрыть световыми волнами. Вместе с тем не исключено, что некая игрек-цивилизация научилась создавать и управлять очень мощными пучками когерентного света. Это может заметно облегчить их прием на Земле даже при существующей технике лазерных приемников.

Есть еще одно обстоятельство, затрудняющее световую связь, — это… узость пучка. С одной стороны, она нам помогает концентрировать энергию, с другой — затрудняет попадание в цель. Так, с ближайших звезд диаметр орбиты Земли виден под углом в одну секунду. А это и есть приблизительно угол пучка лазера. Допустим, игрек-обитатели направили свой луч в солнечную систему. Им долго придется «шарить» по всем планетам нашей системы, чтобы попасть на ту, где есть с кем беседовать. А конус радиолуча в подобной ситуации может охватить сразу все планеты звезды.

Из всего сказанного следует, что сегодня наиболее перспективным является и передача, и поиск радиосигналов в радиодиапазоне.

Вместе с тем нельзя забывать и световой пучок. Повышение чувствительности приемников, создание узких светофильтров, вынос приборов за пределы атмосферы позволят начать эффективный поиск возможных лазерных гостей.

Как разгружать?

Пусть сигнал наконец захвачен приемной установкой. Пусть полоса пропускания приемника достаточна для разрешения отдельных его элементов (посылок, знаков, букв). Пусть помехи не так уж велики и сигнал уверенно выглядывает из-под них. Остается еще одно «пусть», без которого овладеть сигналом невозможно. Надо распознать, каким способом нагрузили игреки свою информацию на несущее колебание. Зная это, мы применим в приемнике именно тот детектор, который способен снять полезный сигнал с несущего колебания, сделать разгрузку.

Рассмотрим один из наиболее вероятных случаев — передачу двоичной информации — самые простые информационные посылки типа Да — Нет, если не считать гармоническое колебание. Для их передачи имеются, как мы уже упоминали, четыре основные возможности: воздействие на амплитуду, на частоту, на фазу и на форму излучаемой волны. Значит, детектор должен уметь разгружать информацию при всех четырех видах ее «упаковки» на передаче. Поэтому придется пойти на дальнейшее усложнение приемника и иметь для каждого вида сигналов свой детектор. Их можно включить параллельно и одновременно искать сигнал на выходе каждого.

С амплитудным и частотным сигналами справиться легко: достаточно использовать обычные наши детекторы. Но как быть с фазовыми сигналами и сигналами, меняющимися по форме? Ведь разгрузить такую информацию принципиально можно только при наличии на приеме некоторых предварительных сведений о сигнале, то есть, как мы уже говорили, надо знать, какая форма несет Да, а какая — Нет! Или, говоря на языке радиотехники, надо знать опорные сигналы.

Поясним это примером. Некий детектив ищет в толпе двух незнакомых ему людей. Опорными сигналами ему служат их фотографии. Сличая фотографии с мелькающими лицами, он может отыскать необходимых ему двоих. Все остальные являются как бы внешними помехами в этой операции, они затрудняют поиск. Есть тут и внутренние помехи: это изменение в одежде, в прическе, наложение грима и даже пластические операции. (Последний варварский метод, например, в ходу у скрывающихся соратников Гитлера. Но и он не всегда им помогает.)

«Орлиным взглядом, — как часто пишут в приключенческих романах, — сравнивая живые лица и их копии на фотобумаге, бывалый детектив быстро вылавливает незнакомцев». Нечто подобное происходит в приемнике. В память приемника записывают две возможные формы сигнала. Глаз детектива заменяется двумя перемножителями. В одном образуется произведение входного сигнала на первый опорный сигнал, а в другом — на второй.

Если входной и опорный близки по своей форме, то на выходе перемножителя возникает заметный импульс. Если это совершенно разные «лица», то вместо импульса возникают слабые хаотические всплески. Так производит разгрузку электрический детектив, отбирая из хаоса помех информацию, запакованную в фазу или форму волны.

Заметим, кстати, что двоичный сигнал Да позволяет обойтись только одним опорным сигналом. При этом сигнал Да, например, совпадает с опорным, а сигнал Нет есть тот же сигнал, но перевернутый вверх тормашками, или «манипулированный на 180°». (Тут наша аналогия сигналов и лиц теряется; поворот лица на 180 градусов еще не делают даже всемогущие писатели-фантасты.)

Но у нас нет опорного сигнала! Мы понятия не имеем, каким его выберут наши милые «зеленые человечки». А ведь эти два метода передачи наиболее активны в борьбе с врагом номер один — помехами, и применение их вполне возможно. Как же быть?

При организации связи у себя дома, на своей планете, такая задача тоже иногда возникает, и именно тогда, когда на приеме неизвестен опорный сигнал (или очень сложно его туда сообщать).

Мы, земляне, нашли выход из этого тупика и стали опорный сигнал упаковывать в ту же волну, которая несет и информацию. Вы скажете, что для его приема тоже требуется некий свой опорный! Вовсе нет. Можно, например, сделать так, что каждая предыдущая посылка, будь она Да или Нет, служит опорой для приема последующей. Для случая фазового канала мы уже разбирали работу такого приемника (см. на стр. 117). Так же можно строить передачу и при изменении формы волны. Отрезок шума (сигнал), совпадающий с предыдущим, несет Да, а перевернутый вверх тормашками, вежливее сказать — «умноженный на минус единицу», по отношению к предшествующему — сообщает Нет.

Методы передачи, когда каждая предыдущая посылка является опорной для последующей и в то же время несет свою информацию, получили название относительных.

Эта элементарная идея, вероятно, давно осенила разумные существа, выстреливающие свои сигналы в космос. Ведь они шагают впереди нас по тропе разума. Может, они начали раньше свой путь. Может, быстрее преодолели дистанцию от каменных рубил до повелевания гигантскими потоками энергии.

Так или иначе, но они могут применять относительные методы передачи в посылаемых «ау!» и могут заряжать этими снарядами свои мирные пушки, пока самые дальнобойные из известных на нашей планете.

Допустим, что игреки, нагружая свои Да и Нет на фазу или форму волны, не посылают нам свой опорный сигнал, то есть ведут передачу не относительным методом, а считают, что мы умны и сами догадаемся, какой опорный сигнал надо подать в детектор. Если мы действительно догадаемся это сделать, то и тогда он нам не сослужит службы. Ведь этот наш местный, земной сигнал не прошел сквозь космические джунгли, через которые продирался к нам сигнал игреков. И эти джунгли не искажали, не терзали, не кусали его так, как они это делали с посылками игреков. Более того, каждая такая посылка или их группа искажалась космосом по-своему. Поэтому наш чистый, тепличный опорный сигнал будет слабо похож на приходящий из космоса и принципиально не сможет следить за переменными искажениями космического пришельца. Сходство местного и приходящего сигналов будет пропадать, а следовательно, будет пропадать и стойкость к помехам. При относительном же методе передачи опорная предыдущая посылка, как верный поводырь, бегущая чуть-чуть впереди основной по всей трассе связи, так же как и основная, искажается в пути, и обе искаженные одинаково сохраняют сходство.

Следовательно, если к нам придет сигнал игреков с упаковкой информации в фазу или форму, то, вероятно, опорный сигнал будет заботливо упакован в эту же волну.

Как идет разгрузка такой информации в детекторе? Очень просто. Каждая данная посылка запоминается на время, равное ее длительности. Это позволяет совместить ее с последующей. Затем с ними надо проделать простое арифметическое действие: их надо перемножить.

Запоминание посылки осуществляется обычно с помощью линии задержки. Линия задержки — это как бы заросли из катушек и конденсаторов, которые мешают сигналу бежать с обычной скоростью. Меняя густоту и протяженность этих зарослей, можно менять задержку сигнала и подобрать ее так, чтобы бегун по прямой (стартовавшим позже) и бегун через заросли одновременно финишировали на входах перемножителя. Тогда опорное напряжение все время будет «идти в ногу» с сигналом.

И выходит, что наш приемник, кроме амплитудного и частотного, должен содержать еще относительный детектор — линию задержки на одну посылку — и перемножитель.

Но ведь мы не знаем, какую длительность посылок взбредет в голову (или в некий другой мыслящий орган) выбрать игрекам, и, следовательно, не знаем, какую вводить задержку посылки. Ну, эту трудность легко преодолеть; нужно применить линию с переменной задержкой и пробовать разные варианты.

Фазовый сигнал с манипуляцией фазы на 180 градусов обладает интересным свойством. Если несущую частоту такого колебания увеличить в два раза (умножить на два), то вся информация исчезает, и мы получаем чистое стройное гармоническое колебание: ту самую синусоидку, которой мы любовались во второй главе, а этот сигнал уже может пройти в узкое горло. Следовательно, как бы ни был велик верблюд-сигнал, но после такой обработки он свободно проходит в игольное ушко.

Так появляется новый способ обнаружения фазовых сигналов; четвертый, который мы добавим к уже имеющимся трем. Способ этот очень прост, и не менее просто приемное его устройство: умножитель частоты на два и фильтр с очень узким горлом (доли или единицы герц). Такой приемник позволяет обнаруживать присутствие фазового сигнала (только присутствие, а не разгрузку информации) еще до подбора необходимого горла приемника и времени задержки посылки.

Итак, незнание метода упаковки информации игреками требует от нас усложнения детектора. При поиске сигналов типа Да и Нет надо иметь три разгрузочных устройства: амплитудное, частотное и относительное. Четвертый детектор (умножитель частоты и узкий фильтр) будет полезен как индикатор обнаружения фазовых сигналов.

Приходим к схеме детектора с четырьмя выходами. Теперь поговорим немного о… медалях.

При чем тут нумизматика?

А вот при чем. Вы помните, что сигнал можно уподобить медали. На одной стороне ее изображен сигнал во времени — его временной ход. На другой — сигнал на шкале частот, или его спектр.

Разум пославших сигнал неведомых существ может быть обнаружен нами не только по первой, но и по второй стороне медали. Как это сделать?

Снова обратимся к синусоидальному колебанию. Во времени оно извивается по плавной гармонической кривой. Его спектр — простейший из возможных — одна-единственная вертикальная линия на оси частот (ее высота пропорциональна амплитуде колебания).

Если подать в антенну передатчика такое колебание, то оно покинет свой источник и, плавно извиваясь в пространстве и во времени, побежит в окружающий мир. Кажется, что у этого нежного и хрупкого электромагнитного создания не хватит сил уйти далеко от породившего его источника. На самом же деле в радиоволнах скрыта гигантская воля и смелость, позволяющая им преодолевать бескрайние просторы вселенной.

Однако при модуляции волны ее гармония сразу нарушается и возникает некое более сложное колебание. Правда, как мы уже отмечали, еще Фурье показал, что любое сложное колебание можно разложить на простые гармонические колебания. Получаемое при этом спектральное изображение сигнала может быть двух видов: линейчатое или сплошное.

Предположим, умные игреки для надежности многократно повторяют свои сигналы. Это могут быть телеграфные знаки (точки — тире, или Да — Нет), комбинации знаков (например, Да — Нет или Нет — Да), их буквы, их слова, их фразы. В этом случае спектр будет состоять из отдельных спектральных линий и называться линейчатым, или дискретным.

Если же инопланетяне шлют нам некий неповторяющийся поток информации, например передают свою энциклопедию, то он, естественно, не имеет никакого периода повторения.

Вычисляя спектр повторяющегося сигнала, мы подставляем период его повторения T в ряд Фурье. Но как быть с неповторяющимся сигналом? Ведь у него нет периода. А вот Фурье нашел его! Он положил его стремящимся к… бесконечности (T→∞). Сигнал повторяется через бесконечно большое время; попросту говоря, никогда. Но формально он есть, и его можно подставить в формулу. По мере увеличения периода T число «палочек» на спектральной стороне медали растет, при T→∞ их становится бесконечно много; они заполняют всю ось частот, образуя сплошной частокол. Форма этого забора зависит от вида сигнала.

Если в некотором участке частот имеется резкий подъем, значит здесь сосредоточена основная энергия сигнала. Если по мере удаления от этого участка амплитуды составляющих убывают и постепенно стремятся к нулю, то к нулю стремится и энергия сигнала.

Итак, сигнал — медаль с двумя сторонами. Посмотришь на одну — видишь единое сложное колебание (временной ход). Заглянешь на другую — видишь набор отдельных синусоидальных колебаний (спектр).

Естественно, встает вопрос: что же существует на самом деле — временнóй ход или спектр?

В прошлом столетии этот вопрос вызывал ожесточенные баталии между учеными мужами. Дело, говорят, доходило до таскания за бороды. Сегодня он предельно ясен. Если прибор, с помощью которого вы наблюдаете колебание, реагирует на сумму составляющих спектра, то вы видите временнóй ход. Если прибор реагирует на отдельные гармонические составляющие сигнала, то вы видите его спектр. Недавно я задал студентам этот же вопрос. В аудитории поднялся страшный шум. Мнения разделились почти поровну. Значит, далеко не всем это ясно.

Какую же идею надо положить в основу приемника, чтобы он видел не сумму составляющих, как обычный приемник, а все отдельные гармонические составляющие его спектра?

А очень простую. Надо разделить участок частот, где сосредоточена основная энергия, на ряд узеньких полосочек и взять столько фильтров, сколько получилось полосочек. Каждый из них должен быть настроен на свою частоту и иметь полосу пропускания, равную этой полосочке. Если теперь подключать катодную трубку поочередно к фильтрам, то на экране можно видеть спектр сигнала.

Эта картинка подтверждает правомочность смелого шага Фурье — считать период непериодического сигнала стремящимся к бесконечности. Расчетные же спектры для любых сигналов блестяще совпадают с экспериментом.

Я долго не верил этому бесконечному периоду. Он мне казался мистикой до тех пор, пока я не убедился в нем экспериментально, на схемах типа нашей. Это отличный пример теоретической абстракции, несущей пользу конкретным земным делам.

Прибор, позволяющий наблюдать спектр сигнала, получил название спектрографа. Он может вести наблюдение в широком диапазоне частот, и тогда на экране трубки мы видим спектры всех работающих в этом участке радиостанций. Такие спектрографы использует земная радиоразведка для контроля сигналов противника. В нашей задаче он тоже будет очень полезен. Только здесь мы будем искать сигналы не врагов, а друзей.

Встречающиеся в печати призывы об опасности контакта с обитателями иных миров кажутся мне лишенными оснований. Ведь речь идет о цивилизациях нашего и более высокого уровня развития. Если следовать этим призывам, то можно превратиться в щедринского карася, который «жил — дрожал и умирал — дрожал».

Но вернемся к спектральной стороне медали. Наблюдение за спектрами сигналов, приходящих из далеких миров, может быть весьма полезным. По картине спектра на трубке можно определить участок основной концентрации энергии сигнала и его конфигурацию. Сделать замер средней частоты этого участка f0 и его протяженности ΔF и по ним настроить приемник для поимки рыбок на частоту f0 и взять его горло не уже ΔF. При поиске относительных сигналов по ним определяют время задержки, считая его равным 1/ΔF. Далее охватывая сканированием значительные частотные области, можно определить «подозрительные» участки концентрации энергии возможных разумных сигналов. Наконец, в спектре могут быть спектральные признаки, которые не встречаются в естественных излучениях небесных тел. Это могут быть различные резкие вырезки, изломы, ямы — следы создавшего их разума.

Таким образом, мы приходим к выводу, что приемное устройство должно вести одновременно наблюдение за обеими сторонами медали — временной и спектральной. Это должен быть гибрид из обычного приемника и спектрографа. Некоторые элементы у них могут быть общие.

Насколько известно, таких устройств, учитывающих специфику поиска разумных сигналов, земляне еще не соорудили. Вот отличная задача для молодежи, ищущей приложения своим силам.

Узнаем ли золотую?

Наконец, пусть все условия выполнены. Золотая рыбка уже в неводе: она как раз угодила в главный лепесток антенны. Приемник был настроен на волну рыбки. Его горло было достаточно широким, и он ее тут же проглотил. Детектор соответствовал сигналам игреков и успешно разгрузил информацию.

Тогда — о радость! — на выходе приемника появляется долгожданная золотая рыбка. Но радоваться рано. Ее будут усиленно маскировать целые стаи рыб других неразумных пород (внешние и внутренние помехи различного рода). Как узнать среди них нашу золотую? Для этого надо одновременно вести визуальное наблюдение за обеими сторонами медали: формой сигнала во времени и формой его спектра. Первое выполняется подключением на выход приемника осциллографа, второе — спектрографа.

Предположим вначале, что нам повезло: сигнал племени игрек пришел еще достаточно сильным, «на голову» выше всех помех. И если он имеет вид простого гармонического колебания (модуляции нет), мы увидим нечто похожее на наш рисунок. Но игреки могут передавать информацию и так называемыми «телеграфными точками» (чередование Да — Нет), тогда картинки станут более усложненными.

Если передается неповторяющаяся информация с помощью двоичного сигнала, тогда спектральная картинка станет сплошной, а на осциллографе увидим неправильное чередование посылок Да — Нет.

Во всех трех случаях золотая обнаружена. Но самый интересный случай — третий — требует расшифровки. Надо, чтобы золотая заговорила человеческим голосом. Возможно ли это?

Возможно! Ведь заговорили же современным нашим языком таинственные письмена народов майя и египетская клинопись. Правда, способствующим обстоятельством здесь было то, что все эти ушедшие цивилизации развивались на нашей планете приблизительно в одинаковых с нами природных условиях. Кроме того, над разгадкой тайн древних письменностей ломали голову многие-многие ученые последующих, более развитых цивилизаций, да и трудились они довольно долго. А что нам пришлют умные игреки?

Полная неизвестность. Хотя недавно был проделан следующий обнадеживающий эксперимент. Участникам радиоастрономической конференции в Грин Бэнк (США) роздали ленту, на которой была записана хаотическая последовательность двоичных знаков (0 и 1). Общее число знаков составляло 1271. Делегатам сказали, что это сигнал неведомой нам цивилизации, и предложили расшифровать это послание. Многие из участвующих в эксперименте довольно быстро нашли разгадку. Вот путь их рассуждений.

Общее число двоичных знаков единственным образом может быть представлено в виде двух сомножителей: 41 × 31 = 1271. Возникает предположение, что это кадр телевизионного изображения, в котором 31 строка и 41 элемент в строке (можно считать и наоборот).

Далее просмотр ленты показывал, что большинство знаков — нули. Значит, изображение контурное. Развернем это изображение по строкам, нанося только единицы в виде черных точек. Это даст любопытную картинку. Она говорит о многом. В центре мы видим три существа. Вероятно, это семья: папа, ребенок и мама. Следовательно, инопланетные существа размножаются так же, как земляне. В левом верхнем углу, несомненно, их звезда.

Под нею, по вертикали, идущей через ее центр, нанесено восемь точек. Вот сколько планет имеет звезда. Слева от этих точек нанесены номера планет. Запись сделана в двоичной системе счисления, где за основу берется не десять, как в обычной, а два.

Это позволяет любое число записать набором нулей и единиц. Папа указывает рукой на планету с номером четыре, или в двоичной системе 001 (первая точка отбрасывается, это начало отсчета). Значит, на ней и обитает цивилизация игрек.

Справа от мамы — «метка роста», посредине которой изображено, также в двоичной системе счисления, число 11 (1101). Следовательно, рост взрослой особи равен 11 единицам некоторого масштаба. Участникам эксперимента было сообщено, что передача ведется на волне — λ = 21 сантиметру. Естественно принять эту величину за единицу масштаба. Тогда рост наших коллег равен 21 × 11 = 231 сантиметру, и это, наверное, лишь средняя величина. Если у них разброс от среднего может быть заметный, то играть землянам с ними в баскетбол трудновато.

Далее, над вытянутой рукой мамы изображено число шесть (110). Это может означать, что игреки — существа шестипалые. Поэтому весьма вероятно, что система их счисления двенадцатеричная. Верхнюю часть картинки предлагаем читателю расшифровать самому (обратите внимание на то, что волнистая линия отходит от третьей планеты!).

Кусок ленты с кажущимся хаосом Да — Нет принес огромную информацию, что еще раз подтверждает, что даже самое примитивное изображение содержит значительно больше информации, чем длиннющий буквенный текст. Это указывает на целесообразность использования при связи «зрячих» цивилизаций видимых изображений. «Дети тьмы» воспользоваться таким методом, к сожалению, не могут.

Единство физических законов в цивилизациях икс и игрек, наверное, приведет к использованию для первых передач простейших физических и математических закономерностей. Это могут быть числа π и l, ряд простых чисел, простые математические операции, таблица Менделеева и др.

Передача «основных тайн» одной цивилизации другой потребует большого потока информации и, конечно, специального языка. Наша цивилизация уже сделала первые шаги в этом направлении. Голландский ученый Фройденталь предложил проект универсального языка для такой связи. Язык этот получил название «линкос» и является чисто логическим творением. В нем нет сложных грамматических правил и еще более сложных исключений из них, нет синонимов. (Многие школьники с радостью, наверное, согласились бы изучать только линкос.)

Простота и логичность языка должны предельно облегчить заочное изучение его другими разумными существами. Но это не обойдется без жертв. Ведь на таком языке уже не скажешь:

Таким образом, у нас нет оснований считать, что наша цивилизация будет настолько тупоголова, что не сможет в конце концов расшифровать принятый разумный текст. Тем более что эта расшифровка будет проходить в братском содружестве с нашими полупроводниковыми коллегами — электронными быстродействующими вычислительными машинами.

Такой полупроводниковый брат будет весьма полезен в нашей радиоприемной установке не только для расшифровки четких космических посланий. А если они замаскированы шумами? Если золотая рыбка затеряна в косяке разных прочих неразумных морских рыб и чудищ и мы не увидим ее ни в осциллографе, ни в спектрографе? Тогда еще более понадобится нам наш полубрат. Подозреваемый в разумности сигнал мы обязаны будем записать и передать на исследование в машину. Там он подвергнется многократной обработке — его усреднят, профильтруют, разложат на простейшие (в том числе и в ряд Фурье, конечно), перемножат с местными и т. д. и т. п. Словом, допросят его по всем правилам современной науки. В теории информации это называется «оптимальной обработкой сигнала». Она еще не найдена для всех форм сигналов и, конечно, для всех возможных методов приема. Но из уже имеющихся формул вполне можно построить мост от Земли до Луны.

Извлекая из этого скопища функций и коэффициентов нужные уравнения и обрабатывая по ним смесь полезного сигнала (искомая рыбка) с помехами, можно добиться успеха. Особенно если сигнал многократно повторяется, а помехи еще соизмеримы с сигналом.

Спектральную картину сигнала так же полезно записать на ленту и вводить в машину вместе с записью временного хода. Это будет способствовать нашей космической рыбалке.

В итоге мы приходим к внушительной установке для обнаружения сигналов от других островов разума.

Первые рыбаки

Первая попытка захватить радионеводом золотую рыбку была сделана в той же радиоастрономической обсерватории Грин Бэнк в 1960 году.

Разработкой аппаратуры и поиском руководил выдающийся американский радиоастроном Дрейк. Он назвал свой эксперимент проектом «Озма» — в честь принцессы сказочной страны Оз, страны за тридевять земель, труднодостижимой и населенной фантастическими существами.

В основу проекта была положена идея Коккони — Моррисона: сигналы надо искать на волне «природного космического стандарта» (λ = 21 сантиметру).

Созвездия тау Кита и эпсилон Эридана явились той страной Оз, той игрек-цивилизацией, разумные существа которой, возможно, шлют нам сигналы.

Эти звезды давно на подозрении. Они похожи на наше Солнце и, возможно, имеют планеты (см. первую главу).

Расчеты строителей первого радиомоста показали: если оз-цивилизация излучает нам узкополосные сигналы передатчиком мощностью в миллион киловатт при диаметре передающей антенны в 200 метров, то мы их можем обнаружить узкополосным приемником с антенной диаметром в 25 метров.

Для приема была использована антенна диаметром в 27 метров и специальный приемник. В фокусе антенны были расположены два рупора, собирающие энергию приходящих лучей. Один из них концентрировал энергию лучей, приходящих от небольшого участка неба, расположенного недалеко от исследуемой звезды. Считалось, что если вокруг этой звезды вращаются планеты, посылающие нам сигналы, то их орбиты находятся в этом участке. Другой рупор собирал энергию от более удаленного соседнего участка неба, в котором наверняка нет планет наблюдаемой звезды. Оба рупора попеременно подключались к приемнику. Следовательно, радиотелескоп, не меняя положение антенны, смотрел то на звезду, то мимо. В одном состоянии приемник принимал шумовой фон неба, в другом — шумовой фон неба плюс сигнал (если оз-обитатели не забыли его послать!). Это дало возможность, грубо говоря, осуществить вычитание фона из смеси сигнала и фона. Кроме того, так как сигналы периодически прерывались, можно было применить при детектировании более совершенный детектор сигналов. Кстати, построенные на этих принципах детекторы широко применяются в радиоастрономии и получили название радиометров.

Радиометр проекта «Озма» имел на выходе узкополосный фильтр с полоской порядка 100 герц и мог выделить сигнал, лежащий ниже уровня шумов приемника. С фильтром был соединен самописец и громкоговорящая установка. Входная полоса пропускания приемника была в тысячи раз шире выходной. Это позволяло принимать волну длиной в 21 сантиметр с учетом возможных смещений ее в обе стороны из-за эффекта Допплера. При этом выходной фильтр в 100 герц смещался в широкой полосе, наблюдая каждую полоску в 100 герц в течение 1 минуты.

Когда-нибудь историки будущего захотят определить время, прошедшее с момента первой попытки до первого радиоконтакта. И тогда они установят: этот первый шаг был сделан в 4 часа утра 8 апреля 1960 года, когда звезда тау Кита только появилась над горизонтом.

«Впервые двуногое живое существо, называемое человеком, попыталось поймать сигналы от существ неизвестного облика из других миров», — пишет об этом моменте американский журналист Вальтер Салливан.

Программный механизм обеспечивал слежение антенны за перемещающейся звездой тау Кита. Наблюдения продолжались до полудня. Затем сменили «мишень» — перешли на звезду эпсилон Эридана. И тут случилось невероятное.

Самописец неожиданно начал записывать четко повторяющиеся импульсы. Громкоговоритель их звучно воспроизводил. Возбуждение присутствующих достигло предела. Поймать в первый же день сигналы из другого мира! Невероятно! Но эти импульсы длились ровно пять минут и исчезли. Через некоторое время они появились вновь. Надо было установить, где их источник: на Земле или на звезде. Для этого антенну отвели от наблюдаемой звезды эпсилон Эридана, и импульсы… не исчезли. Значит, это земляне сигналили землянам где-то вблизи приемного пункта и на волне, близкой к настройке приемника.

Далее в течение мая, июня и июля 1960 года продолжались систематические наблюдения. Разумные сигналы не были зарегистрированы. Золотая не попала в невод. А может быть, невод был слишком узок (по полосе пропускания) для широкополосной золотой рыбки? Может, сигнал был слишком сильно засорен шумами? Может быть… Ясно, что за первым шагом неизбежно последуют и другие. В том числе на усовершенствованной аппаратуре проекта «Озма» (так об этом заявил Дрейк).

Предполагается увеличить диаметр зеркала антенны до 45 метров и улучшить методы выделения и обработки информации. В частности, Дрейк считает, что надо искать информацию не только в амплитуде, но и в фазе принимаемых излучений.

Как читатель помнит, мы пришли к еще более широкому выводу: искать надо не только в амплитуде и фазе, но и в частоте и форме волны.

Второе замечание относится к выбору волны поиска длиною в 21 сантиметр. Водород — самый распространенный элемент во вселенной. Он повсюду. И всюду он излучает на этой волне. Это создает высокий уровень помех. В них может утонуть полезный сигнал. Будут ли именно ее использовать обитатели космоса для передачи — вопрос спорный. Надо искать на разных волнах.

Неудача проекта «Озма» отнюдь не обескураживает. Она естественна. Вероятность напасть на след игреков при первом кратковременном обследовании двух ближайших звезд ничтожно мала. Хотя и не равна нулю. Вместе с тем мы должны отдать должное пионерской работе создателей проекта «Озма». Они начали путь к разумным обитателям других миров.

И в Советском Союзе разработана аппаратура для поиска сигналов других цивилизаций; и в дни, когда выпускается эта книга, производится ее наладка и подготовка к длительному систематическому поиску. Что это за аппаратура?

Во-первых, она многоканальная. На выходе приемника имеется не один, а несколько десятков узкополосных фильтров. Во-вторых, диапазон ее работы может смещаться в радиоокне.

Далее, приемник имеет входную полосу в несколько мегагерц и охватывает значительно больший участок частот, чем приемник Озма.

Полоса выходных фильтров может регулироваться от единиц до нескольких сот герц.

Руководит этими работами известный радиоастроном профессор В. С. Троицкий.

Пожелаем же этому коллективу энтузиастов из Горького успехов в волнующих поисках радиовестников от многочисленных детей других солнц.