Как на самом деле устроен поиск внеземных сигналов

В сентябре 1959 года в журнале Nature вышла короткая статья двух физиков — Джузеппе Коккони и Филипа Моррисона. Они рассуждали не о существовании других цивилизаций, а о технике: если кто-то захочет подать сигнал через межзвёздное расстояние, какие средства окажутся наиболее разумными.

Ответ получился неожиданно конкретным. Радиоволны длиной около двадцати одного сантиметра — частота излучения нейтрального водорода — проходят сквозь газ и пыль почти без потерь, слабо поглощаются атмосферой планет и, главное, известны любому, кто занимается астрономией. Это естественная точка встречи.

Через полгода Фрэнк Дрейк направил антенну обсерватории в Грин-Бэнк на две ближайшие звёзды солнечного типа и слушал их несколько недель. Программа называлась «Озма», результат был отрицательным, но метод оказался жизнеспособным и с тех пор изменился меньше, чем можно предположить.

Что именно ищут

Ищут не смысл, а форму. Никто не пытается расшифровать послание — задача сводится к обнаружению сигнала, который не может иметь природного происхождения.

Основной признак — узкая полоса. Естественные космические источники излучают широко: горячий газ, электроны в магнитных полях, межзвёздные молекулы дают линии шириной в тысячи герц и больше. Передатчик, наоборот, сосредоточивает энергию в очень узком интервале — единицы герц. Аппаратура современного поиска раскладывает принятый диапазон на миллиарды каналов и ищет мощность, собранную в одном из них.

Второй признак — поведение частоты. Земля вращается и движется по орбите, поэтому сигнал от неподвижного относительно нас источника должен слегка и предсказуемо смещаться по частоте. Помеха с поверхности Земли такого смещения не даёт.

Есть и другие направления:

• оптический поиск — короткие лазерные импульсы наносекундной длительности, в момент вспышки способные превзойти по яркости собственную звезду;
• поиск техносигнатур, то есть косвенных следов деятельности: необычного теплового излучения, странного хода яркости звезды, промышленных примесей в атмосфере экзопланеты;
• анализ архивов существующих обзоров на предмет аномалий.

Главный противник — собственная техника

Основное содержание работы — не ожидание сигнала, а отсев помех. Радиочастотный спектр вокруг любой обсерватории заполнен излучением спутников, самолётных радаров, сотовых станций, автомобильной электроники, микроволновых печей и неисправных блоков питания.

Способы отделения давно отработаны:

• переключение антенны между целью и соседним пустым участком неба: настоящий сигнал исчезает при отводе, помеха остаётся;
• одновременный приём на разнесённых телескопах: локальная помеха не воспроизведётся за сотни километров;
• проверка смещения частоты, ожидаемого от вращения Земли;
• сопоставление с каталогами известных передатчиков и спутников.

Насколько это серьёзная работа, показал случай 2020 года. В данных, собранных при наблюдении ближайшей к Солнцу звезды, была найдена узкополосная линия, полностью удовлетворявшая первичным критериям. Сообщение о кандидате вызвало волну публикаций. Через несколько месяцев тщательный анализ показал, что источник земной: сигнал был связан с местной аппаратурой, а его частота оказалась кратной частотам бытовых генераторов. Кандидат был отвергнут теми же людьми, которые его нашли.

Почти всякий интересный сигнал в итоге оказывается нашим собственным. Это не разочарование, а показатель того, что фильтры работают.

Сколько уже проверено

Ответ на этот вопрос отрезвляет сильнее любых философских рассуждений. Обзор 2018 года попытался оценить долю обследованного пространства параметров — с учётом числа звёзд, диапазона частот, чувствительности, поляризации и времени наблюдения.

Результат авторы выразили наглядным сравнением: если всё пространство поиска представить как объём мирового океана, то за шестьдесят лет из него зачерпнули примерно ванну воды.

Причина не в лени и не в отсутствии интереса. Радиопоиск почти всё время существует на частные пожертвования: государственное финансирование в США было прекращено решением конгресса в 1993 году, через год после начала масштабной программы. Крупнейший современный проект работает с 2015 года на средства частного фонда и за это время обследовал несколько тысяч ближайших звёзд.

Почему это не про наблюдения в небе

Радиопоиск и сообщения очевидцев различаются не темой, а типом данных. Запись радиотелескопа сохраняется, её можно передать другой группе, повторить наблюдение на другом континенте и получить тот же результат или не получить. Свидетельство человека невоспроизводимо в принципе.

Обе категории сведений имеют право на существование, и обе изучаются. Но подтвердить присутствие чужой цивилизации способна только первая, потому что подтверждение по определению означает повторную проверку.

Поиск сигналов не дал результата за шестьдесят с лишним лет, и это следует говорить прямо. Столь же прямо следует говорить, что отрицательный итог при обследованной доле в одну ванну на океан не является аргументом ни за, ни против. Мы пока не в том положении, чтобы делать выводы о молчании неба, — мы только учимся слушать и учимся отличать чужой голос от гула собственной техники.