Rambler's Top100Astronet    
  po tekstam   po klyuchevym slovam   v glossarii   po saitam   perevod   po katalogu 		 

Prepyatstviya na puti ustanovleniya radiokontakta mezhdu kosmicheskimi civilizaciyami

Prepyatstviya na puti ustanovleniya radiokontakta mezhdu kosmicheskimi civilizaciyami

N.T. Petrovich

(Materialy konferencii "SETI-XXI")

1. Gigantskaya neopredelennost' parametrov peredatchika i priemnika

Pri sozdanii lyubyh nashih sistem peredachi informacii v predelah Zemli i okrestnosti Solnca, vsegda imeetsya Glavnyi Konstruktor, obespechivayushii soglasovanie parametrov peredayushego i priemnogo ustroistv. No, dazhe pri etom, neredki sluchai, kogda pri pervyh ispytaniyah sistem svyazi radiokontakt ne voznikaet, osobenno pri ekstremal'nyh situaciyah (bol'shaya dal'nost' trassy svyazi, malaya moshnost' peredatchika, vysokii uroven' pomeh v tochke priema, rezkie klimaticheskie kolebaniya i dr.).

V kanalah SETI, k sozhaleniyu, edinstvennym Glavnym Konstruktorom mogut byt' lish' podskazki Zakonov Prirody, v chastnosti svoistva mezhzvezdnoi sredy, razdelyayushei peredatchik i priemnik, i logicheskie gipotezy, na osnove etih vyyavlennyh zakonov, nezavisimo vydvigaemye razumnymi obitatelyami v kazhdoi iz civilizacii.

Dlya bol'shei opredelennosti dal'neishih ras suzhdenii, budem imet' v vidu situaciyu, kogda dve kosmicheskie civilizacii H i U, priblizitel'no nashego urovnya nauchnogo, tehnicheskogo i energeticheskogo razvitiya, delayut popytki ustanovit' radiokontakt, pri etom civilizaciya H peredaet signaly, a civilizaciya U pytaetsya ih prinyat'.

Itak, civilizaciya H reshila razorvat' svoe odinochestvo i poslat' svoi radio privet drugim zvezdam. No, ledyanym dushem na nee hlynul potok voprosov. Vot oni:

Na priemnoi storone, v civilizacii U, obrushivaetsya ne men'shaya lavina voprosov:

Iz perechnya uzhe etih voprosov sleduet, chto voznikaet kolossal'naya neopredelennost' v parametrah peredayushego i prinimayushego ustroistv, sozdayushaya, kazalos' by, tupikovuyu situaciyu.

Prosteishii put' preodoleniya etogo tupika, sostoit v nadezhde na sluchainoe blagopriyatnoe sovpadenie parametrov peredatchika i priemnika, pri kotorom signal budet prinyat. Prinyav takuyu strategiyu, predpolozhim civilizacii H i U nachinayut mnogokratno vklyuchat' svoi ustanovki, menyaya ih parametry pri kazhdom vklyuchenii.

Dlya pervoi gruboi ocenki veroyatnosti takogo blagopriyatnogo sobytiya, vvedem veroyatnosti sovpadeniya osnovnyh parametrov:

R1 - veroyatnost' togo, chto civilizaciya H posylaet svoi signaly zvezde U, gde est' razumnaya zhizn', pytayushayasya ih prinyat', a diagrammy antenn H i U "vidyat" drug druga (Ris. 1).

R2 - veroyatnost' togo, chto ne tol'ko diapazon vybrannyh chastot, no i rabochie chastoty hotya by priblizitel'no sovpadayut

R3 - veroyatnost' togo, chto polosa chastot signala H, hotya by priblizitel'no umeshaetsya v polose priemnika U

R4 - veroyatnost' togo, chto metod "pogruzki" informacii na peredache adekvaten metodu ego razgruzki na prieme

R5 - veroyatnost' togo, chto dlitel'nost' elementa signala na peredache i vremya ego nakopleniya na prieme udovletvoritel'no sovpadayut i pozvolyayut vydelit' ego iz summy shumov (kosmicheskie shumy plyus shumy priemnogo ustroistva).

R6 - veroyatnost' dostatochnogo sovpadeniya vremeni peredachi i vremeni priema, chto by prosteishii radiokontakt sostoyalsya (konechno, s uchetom vremeni rasprostraneniya signala ot civilizacii H do civilizacii U).

Ris. 1. Antenny vidyat drug druga

Dopuskaya polnuyu nezavisimost' etih veroyatnostei, poluchaem veroyatnost' vozniknoveniya radiokontakta Rk, kak ih proizvedenie

$$P_k=\prod\limits^6_{i=1} P_i$$(1)

Dalee, dlya gruboi ocenki veroyatnosti vozniknoveniya radiokontakta, predpolozhim, chto vse eti veroyatnosti ravny, to est' Ri= R0, ponimaya, chto oni mogut razlichat'sya kak v storonu uvelicheniya, tak i umen'sheniya. Eto predpolozhenie pozvolyaet poluchit' prosteishuyu ocenochnuyu formulu dlya veroyatnosti kontakta pri sluchainyh vklyucheniyah

$$P_k = (P_0)^6$$(2)

Teper' dopustim, chto veroyatnost' sovpadeniya hotya by dvuh parametrov na peredache i prieme, dostatochno velika, naprimer R = 0,1. V etom sluchae veroyatnost' radiokontakta sostavit

$$p_k = (P_0)^6 = \left(\frac{1}{10}\right)^6 = 10^{-6}$$ (3)

Eto znachit, chto iz MILLIONA nezavisimyh vklyuchenii peredatchika i priemnika, v srednem, tol'ko v ODNOM iz nih mozhet nastupit' dolgozhdannyi radiokontakt!

Pologaya, chto kazhdoe vklyuchenie dolzhno byt' ne ochen' kratkim, chto by na prieme smogli uverenno raspoznat' signal, naprimer, ravnym 10 minutam, opredelim neobhodimoe vremya haoticheskih vklyuchenii na peredache i prieme. Pri sdelannyh predpolozheniyah, ono sostavit priblizitel'no 25 let!

V etom, vozmozhno, odna iz prichin neudachnyh popytok zemlyan ustanovit' radiokontakt pri ochen' redkih vklyucheniyah svoih ustroistv.

Odnako, poluchennaya pessimisticheskaya ocenka veroyatnosti radiokontakta R, ne uchityvaet sdelannye otkrytiya pri izuchenii mezhzvezdnoi sredy i vydvinutye gipotezy v civilizaciyah H i U. Perechislim osnovnye iz nih, opirayas' na dostizheniya zemnoi nauki (oni opublikovany, i my podrobno ih ne analiziruem):

Bezuslovno, ispol'zovanie etih i drugih nauchnyh rezul'tatov povyshaet veroyatnosti radiokontakta, umen'shaya chislo sluchaino perebiraemyh parametrov pri mnogokratnyh vklyucheniyah peredatchika i priemnika. Krome togo, vyrazhenie (1) ne uchityvaet situaciyu, kogda v processe ustanovleniya radiokontakta uchastvuyut ne dve civilizacii H i U, a bol'shee ih chislo.

No, dazhe uchet etih dvuh blagopriyatnyh kontaktu faktorov, ne isklyuchaet neobhodimosti soten, a skoree tysyach, vklyuchenii peredatchikov i priemnikov s pereborom ih parametrov, dlya vozniknoveniya radiokontakta mezhdu kosmicheskimi civilizaciyami” Dal'neishee umen'shenie etogo sluchainogo perebora parametrov na peredache i prieme, mozhet byt' dostignuto \> putem VZAIMNYH ShAGOV NAVSTREChU civilizacii, stremyashihsya k radiokontaktu.

2. Civilizacii shagayut na vstrechu drug drugu

Perechislim osnovnye shagi, kotorye mogut sovershat' civilizacii navstrechu, dlya sushestvennogo povysheniya veroyatnosti radiokontakta.

Vstrechnye shagi pri peredache signalov

Peredavat' signal radiokontakta odnovremenno na ryade blizkih chastot ("Kosmicheskaya katyusha") dlya ego nakopleniya na prieme [4].

Po vozmozhnosti stremit'sya k nepreryvnoi ili ochen' dlitel'noi peredache signalov radiokontakta.

Vstrechnye shagi na prieme

Vpolne vozmozhno, chto ryad perechislennyh shagov uzhe sovershayut ushedshie vpered civilizacii, v tom chisle v naibolee interesnom dlya nas sluchae – shagi pri peredache signalov. K sozhaleniyu, zemlyane takih shagov pochti ne sovershayut, ogranichivayas' redkimi epizodicheskimi poiskami i peredachei signalov, chto daet nichtozhnye shansy na uspeh.

Paradoks: "Signal est', no ego net"

Rasstoyanie mezhdu civilizaciyami H i Y mozhet byt' na stol'ko veliko, chto poslannyi civilizaciei H signal budet nizhe urovnya summarnyh shumov priemnika v civilizacii Y. Esli v priemnike Y ne primenyaetsya metod nakopleniya, dazhe pri dlitel'nom signale civilizacii H, to imeet mesto paradoks: "Signal civilizacii H est', no ego net dlya civilizacii Y"w. Vozmozhno, eto vtoraya prichina, naryadu s pervoi – neadekvatnost' parametrov priemnika i peredatchika, ob'yasnyayushaya nashi neudachi v poiske signalov SETI.

Vmeste s tem, metod nakopleniya, otkrytyi eshe Arhimedom, prilagaya ego k signalam, pozvolyaet vydelit' iz shuma skol' ugodno slabyi signal. Esli civilizaciya H eto ponimaet, to vozmozhno ona uzhe peredaet signaly prigodnye dlya ih nakopleniya. Tut imeyutsya dve vozmozhnosti. Pervaya – peredavat' dlitel'nyi signal. Naprimer, dlitel'nuyu posledovatel'nost' periodicheskih impul'sov i nakaplivat' ih posle detektirovaniya smesi signala i shuma, chto ustranyaet vliyanie effekta Doplera. Vtoraya vozmozhnost' – peredavat' odin i tot zhe signal na ryade smezhnyh chastot i summirovat' ih na prieme. Konechno, vozmozhna i kombinaciya etih metodov, dlya umen'sheniya vremeni nakopleniya.

Ris. 2. Nakoplenie signalov

Analiz pervogo metoda [1, 2], kotoryi yavlyaetsya bolee prostym v realizacii na peredache i na prieme, pokazyvaet ego celesoobraznost' ispol'zovaniya dlya kanalov SET1. Analiziruya signal i prevoshodyashii ego shum, s pomosh'yu apparata Fur'e, shum na dostatochnom otrezke vremeni, mozhno vyyavit' period povtoryayushihsya impul'sov i osushestvit' ih nakoplenie (Ris. 2). Chislo neobhodimyh nekorrelirovannyh otschetov smesi signala i shuma N, ravnoe chislu nakaplivaemyh posylok, rastet proporcional'no kvadratu otnosheniya moshnosti pomehi, k moshnosti signala Rp/Rs.

$$N=k\left(\frac{P_n}{P_c}\right)^2,$$(4)

gde: k - konstanta.

Iz (4) legko opredelit' uvelichenie dal'nosti svyazi metodom nakopleniya [1].

$$R_x = k\sqrt[4]{N}\,.$$(5)

Raschet po formule (5) pokazyvaet, chto udlinyaya signal i primenyaya ego nakoplenie, mozhno v 1000 raz uvelichit' dal'nost' deistviya nashih peredatchikov i dostich' granic Galaktiki. Dlya umen'sheniya vremeni nakopleniya sleduet ispol'zovat' posylki maloi dlitel'nosti, chto sleduet uchityvat' pri poiske signalov. Krome togo, nashi eksperimenty pokazali, chto primenyaya sil'noe ogranichenie po amplitude smesi signala i shuma, mozhno v neskol'ko raz umen'shit' vremya nakopleniya signala (4).

Peredacha izobrazhenii

Peredacha dazhe prosteishih izobrazhenii po kanalam SETI principial'no povysit vzaimoponimanie mezhdu civilizaciyami. Takie signaly mogut byt' prinyaty nashimi radioteleskopami i takie signaly nado gotovit' i nam.

Pervyi variant peredachi izobrazheniya byl predlozhen F. Dreikom i ispol'zovalsya dlya peredachi izobrazheniya drugimi civilizaciyami. On izvesten. Sut' ego prosta. Peredaetsya dvoichnaya posledovatel'nost' posylok, chislo kotoryh ravno proizvedeniyu dvuh prostyh chisel. Prinyav takoi signal, mudryi inoplanetyanin dolzhen sdelat' tri dogadki. Pervaya, chto signal sostoit iz proizvedeniya dvuh chisel. Vtoraya, chto odno iz chisel est' chislo strok izobrazheniya, a vtoroe chislo elementov v stroke. Tret'ya, zachernit', naprimer, “1” poluchennoi matricy i poluchit' izobrazhenie …. Pri vsem ostroumii predlozheniya F. Dreika i ego prostote, ono imeet svoyu “ahillesovu pyatu”. Dostatochno dobavit', ili iz'yat', v processe rasprostraneniya i nalozheniya pomeh, neskol'ko bitov informacii, v konce ili nachale poslaniya, kak teryaetsya vozmozhnost' ego razgadki.

Mozhno predlozhit' bolee nadezhnyi sposob peredachi i odnovremenno bolee naglyadno podskazyvayushii, chto eto izobrazhenie. Vyglyadit on tak. Peredavaemaya kartinka takzhe razbivaetsya gorizontal'nymi i vertikal'nymi strokami na neobhodimoe chislo cherno-belyh kvadratikov, kazhdomu iz kotoryh sootvetstvuet peredacha “1” ili “0”. Dalee, vse chetnye stroki peredayutsya na chastote f1, a vse nechetnye na nesushei chastote f2. Vnutri kazhdoi stroki peredacha “1” ili “0” osushestvlyaetsya s pomosh'yu otnositel'noi fazovoi manipulyacii (OFM). Metod OFM sostoit v ispol'zovanii kazhdoi predydushei posylki dlya sozdaniya opornogo napryazheniya dlya priema kazhdoi dannoi posylki. Etot metod [3, 5] nashel shirokoe primenenie v zemnyh i kosmicheskih sistemah svyazi i obespechivaet maksimal'nuyu dal'nost' svyazi po sravneniyu s amplitudnoi i chastotnoi manipulyaciei. Takim obrazom dlya peredachi prosteishego izobrazheniya ispol'zuetsya simbioz dvuh metodov peredachi: chastotnoi i otnositel'noi fazovoi manipulyacii (Ris. 3).

Ris. 3. Peredacha izobrazhenii. Odna izbytochnaya posylka v kazhdoi stroke dlya priema pervoi posylki stroki

Itogi

  1. Ustanovlenie radiokontakta mezhdu kosmicheskimi civilizaciyami trebuet hotya by priblizitel'nogo sovpadeniya mnogih parametrov peredatchika i priemnika – antenny na peredachi i prieme dolzhny “videt'” drug druga, rabochie chastoty byt' blizkimi, polosy chastot signala i priemnika dolzhny perekryvat'sya, metody modulyacii i detektirovaniya byt' adekvatny, dlitel'nost' elementa signala i vremya ego nakopleniya na prieme sootvetstvovat', vremya peredachi i vremya priema sovpadat' i t.d. Beznadezhno nadeyat'sya na sluchainoe sovpadenie parametrov na peredache i prieme, pri redkom vklyuchenii peredatchika i priemnika s izmenyaemymi parametrami. Kak pokazano eto trebuet tysyach i dazhe millionov vklyuchenii.
  2. Sushestvennoe uvelichenie veroyatnosti radiokontakta mogut dat' shagi civilizacii navstrechu drug drugu (konvergenciya myshleniya). Osnovnye iz nih: dal'neishee utochnenie spiska “razumnyh zvezd” na osnove izucheniya zvezd i mezhzvezdnoi sredy, peredacha i priem na razlichnyh chastotah, podskazannyh sredoi, ispol'zovanie signalov i priemnikov s razlichnoi polosoi propuskaniya, s razlichnymi metodami modulyacii i detektirovaniya, peredacha dlitel'nyh periodicheskih signalov i metodov ih nakopleniya v priemnikah, dlitel'naya rabota peredatchikov i priemnikov na ryade chastot i dr.
  3. Vstrechnye shagi vnezemnyh civilizacii k radiokontaktu nam nepodvlastny. Zdes' lish' mozhno upovat' na ih uroven' razvitiya, kotoryi podskazhet im ili uzhe podskazal, neobhodimost' vstrechnyh shagov. No nam podvlastny shagi zemnoi civilizacii. Poka my ne mozhem vydelit' mnogo energii i sredstv na peredachu signalov (bol'shie moshnosti, dlitel'naya peredacha na raznyh chastotah mnogim zvezdam i dr.), no shagi na vstrechu radiokontaktu na PRI¨MNO' storone my uzhe mozhem sovershit'. Eto i priemniki s naborom raznyh polos propuskaniya i vozmozhnost'yu odnovremenno detektirovat' signal pri razlichnyh metodah modulyacii, i nakopiteli signalov s raznym vremenem nakopleniya, i analizatory dlya poiska signalov v shumah i t.d.
  4. Nashi neudachi v poiske signalov drugih civilizacii otnyud' ne dokazyvaet nashe odinochestvo v kosmose. Ya vizhu dve osnovnye prichiny neudach v poiske signalov. Pervaya svyazana s NESOVPADENIEM parametrov peredatchika i priemnika. Dostatochno odnomu iz parametrov ne sovpadat' i kontakt ne sostoitsya. Vtoraya svyazana s paradoksom “signal est', no ego net”, to est' signal lezhit pod shumami i ego net dlya nas. Kak pokazano vyshe, vstrechnye shagi zemnoi civilizacii mogut sushestvenno povysit' veroyatnost' obnaruzheniya signalov nashih zvezdnyh brat'ev, schitaya chto sredi milliardov milliardov zvezd oni neizbezhno dolzhny byt'.

Literatura

  1. Petrovich N.T., "Ocenka gipotezy: korrespondent SETI pomogaet obnaruzhit' ego signaly, tonushie v shumah priemnikov", Sovremennye problemy astrofiziki. Trudy GAISh. Tom 67, chast' vtoraya, Moskva, 2001
  2. Petrovich N.T., "Taina vnezemnyh civilizacii", Moskva, Yaguar, 1999
  3. Petrovich N.T., Alekseeva T.L. i dr., "Teoriya peredachi signalov", Moskva, VZEIS, 1986
  4. Petrovich N.T., "Problema kontakta s vnezemnymi civilizaciyami (problema SETI)", Zarubezhnaya radioelektronika, N 2/3, 1995
  5. Golovin O.V., "OFM v svyazi", PC WEEK, N 19, 2001
Publikacii s klyuchevymi slovami: SETI - CETI
Publikacii so slovami: SETI - CETI
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu
Ocenka: 2.4 [golosov: 14]
 
O reitinge
Versiya dlya pechati Raspechatat'

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce

Astronet | Nauchnaya set' | GAISh MGU | Poisk po MGU | O proekte | Avtoram

Kommentarii, voprosy? Pishite: info@astronet.ru ili syuda

Rambler's Top100 Yandeks citirovaniya