Если вам кажется, что вы ещё не общаетесь с инопланетянами... то, сдаётся нам, это вам только кажется.

Как постулирует новое исследование, когда SETI «слушает» небо, он делает это, не подумав о том, как в это небо кричат.

Работа Дэвида Мессершмитта (David Messerschmitt [2]) из Калифорнийского университета в Беркли [3] (США) довольно объёмна, и, не претендуя на освещение всех её двухсот с лишним страниц, коротко остановимся на некоторых моментах труда.

Уже не раз отмечалось: предположение о том, что радио — лучшая и окончательная форма коммуникации, неочевидно, так как мы пользуемся им столетие, и считать из-за этого собственные технологии венцом эволюции связи довольно наивно. Но, предположим, что технология XIX века действительно является последним словом для всех когда-либо существовавших цивилизаций Вселенной. Так сказать, «а вдруг».

Даже при сколь угодно продвинутой прямой коррекции ошибок избежать фундаментального лимита, связанного с ростом шума при наращивании мощности сигнала, всё равно не удастся. (Здесь и ниже графики D. Messerschmitt.)

Как именно будет при этом организовываться межзвёздная радиосвязь? Очевидно, отмечает г-н Мессершмитт, стоит предположить, что делаться это будет рационально. Например, представим себе радиопередачу данных со скоростью одного бита в секунду на дальность хотя бы в 1 000 световых лет. Если вести её в тех частотных диапазонах, что сейчас прослушивает SETI [4], то для излучения такого сигнала с обозначенного удаления потребуется мощность, вдвое превышающая показатель Большого адронного коллайдера. А если вы ограничитесь хотя бы пропускной способностью банального WiFi, то у цивилизации земного типа начнутся серьёзные экономические проблемы.

Опять же, это в случае, если мы передаём только в каком-то одном направлении. Если же у вас почему-то нет точного адреса разумных инопланетян, то трансляции придётся вести во все стороны, и на этом фоне энергопотребление БАК очень скоро перестанет восприниматься как единица измерения — масштаб проблем межзвёздной связи окажется существенно больше.

Такой чрезмерной нагрузки можно избежать, полагает учёный. Первое средство — минимизация скорости передачи. Поскольку для неё всё равно потребуется бездна времени (скорость света ограничена), то нет смысла вести её с высокой скоростью, а вероятность первичного обнаружения сигнала растёт прямо пропорционально его длительности.

Кроме того, хотя первоначально наращивание средней мощности работы передатчиков и ведёт к росту способности информации достичь приёмника, после определённого предела это уже не позволяет преодолеть шум, создаваемый средой распространения сигнала при взаимодействии с ним же. Таким образом, одна из лучших оптимизационных стратегий будет выглядеть как «не слишком громко»: мощность передачи должна строго ограничиваться.

Само собой, напрашиваются и другие стратегии оптимизации. Например, для более экономной передачи сигнала можно пробовать использовать поляризацию электромагнитных волн и различные виды мультиплексирования. Да, по идее это сэкономит энергию, но тогда появляется другая проблема: применяя всё более продвинутые методы повышения плотности передачи информации, мы будем постоянно ориентироваться на контакт только с теми цивилизациями, которые уже овладели такими технологиями. А все, кто слушает космос на уровне тех же землян 1960-х (когда SETI только появился), остаются за бортом межцивилизационного диалога. То есть слишком сильно в этом направлении не наоптимизируешь.

Но есть и другие элементы оптимизации, которые должны оставаться относительно универсальными для всех разумных существ Вселенной. При этом они никогда отчётливо не педалировались теми, кто искал «внеземлян», прослушивая космос.

На Земле диапазон, в котором можно посылать сигналы и получать информацию, с самого начала был ограничен: слишком много передач велось в эфире чуть ли не с первых лет появления радио. Поэтому узость канала, используемого для связи, была приоритетом, а мощность передачи — благодаря малым по межзвёздным меркам расстояниям — не имела особого значения. Поэтому, когда проект SETI начал слушать космос, его подход оставался вполне земным: слушались узкие частоты.

В то же время, отмечает г-н Мессершмитт, при использовании максимально широкого диапазона, всего доступного в космосе микроволнового окна, средние энергозатраты на передачи должны быть намного экономичнее подхода с вещанием на фиксированной частоте. Итак, нам следует начать искать более широкополосные сигналы меньшей мощности и скорости передачи информации — то, чем пока, увы, SETI не занимался. Среди иных возможностей — поиск сигналов с очень большим периодом, куда бóльшим, чем принято в наземных коммуникациях.

Ну хорошо, а что делать, если цивилизация живёт в каких-нибудь астрономических единицах от чёрной дыры и может использовать её как энергоисточник для передачи информации во все стороны, а то и как гравитационную линзу, дабы усилить эти же сигналы?

Ничего страшного, уверен учёный: фундаментальный предел связи она обойти не сможет — чем больше сигналов высокой мощности она отправит в межзвёздную среду, тем быстрее эти сигналы, взаимодействуя с межзвёздным газом, начнут опасно поднимать уровень помех и затруднять дальнейшие межцивилизационные коммуникации. То есть даже сверхцивилизации, используя радиосвязь для контактов с менее развитыми существами, никак не могут обойти фундаментальный предел, и стратегию SETI стоит переориентировать даже в их отношении.

Среди основных практических выводов, которые, на взгляд Дэвида Мессершмитта, стоит сделать SETI, самыми важными являются следующие. Организация ищет сигнал длительного типа, с частыми повторениями. В такой схеме, чтобы отличить «ложную тревогу» от настоящего сигнала, предполагается довольно простой метод длительного «прослушивания» конкретного сектора неба.

Автор не скрывает своего отношения к этому элементу поисковой стратегии: те, кто придумал эту «проверку истинности», даже не пытались прикинуть, сколько энергии уйдёт на столь долгий повторяющийся сигнал. Иными словами, эта тактика неразумна. Всё это ещё раз подводит нас к сигналу «Wow!» [5] 1977 года. Напомним, когда сигнал, выглядевший «искусственным и внеземным», поступил на радиотелескоп «Большое ухо», для проверки его происхождения применялся метод повторного прослушивания того же сектора неба. Однако такое прослушивание велось не на постоянной основе — ни тогда, ни сейчас.

Использование в межзвёздной связи многоуровневых ключей в каждый из отрезков времени позволит любому импульсу принимать значения M от 0 до 8 и, следовательно, представлять собой log2=3 бита информации.

Если предположить, что отправлявшая сигнал цивилизация просто экономила энергию, то его вовсе не было нужды повторять чаще, чем, скажем, раз в несколько лет. Кстати, ранее такую же стратегию передачи сигнала предлагал [6]другой исследователь, отмечавший, что с точки зрения минимизации риска столкновения с агрессивной ВЦ лучше всего отправлять сигнал через существенные периоды времени, что повышает вероятность его регистрации, но сокращает шанс его получения именно агрессивной ВЦ.

В тему: Официально: в США инопланетян нет [7]

Итак, полагает, Дэвид Мессершмитт, проект SETI, вероятно, уже поймал сигнал от одной из энергоэффективно ищущих контакт цивилизаций окружающего нас космоса. Но из-за ограниченности собственной стратегии поиска земляне классифицировали его как «ложную тревогу». Что же делать, чтобы избежать таких провалов в будущем?

Автор предлагает «воздерживаться» от использования понятия «ложная тревога» вовсе, систематически и долго обследовать каждый сектор неба, а не поочерёдно «выслушивать» разные окрестности, как это делается сейчас, а также поддерживать единую базу данных всех сигналов, могущих иметь искусственное происхождение. Банально, как мытьё рук? Увы, в смысле поиска ВЦ мы, похоже, пока не дошли даже до понимания необходимости приступать к еде с чистыми руками.

Препринт рассмотренного исследования можно полистать на сайте arXiv [8].

—

Александр Березин, Compulenta [9] 

В тему:

• Ученые NASA открыли две планеты, пригодные для жизни [10]
• Проснувшаяся чёрная дыра поглощает планету-гигант [11]
• Что нас ждет: глобальные риски 2013 - особые факторы [12]