Одномерное радиопослание "незрячим" абонентам

А. Л. Зайцев

(По материалам заявки [1] от 4.07.2000 в Национальный астрономический и ионосферный центр США, Аресибо, Пуэрто-Рико)

"Я думаю, что глубже всего
в понимании мира музыка и те настроения,
которые переживаются при творчестве…"
Академик В. И. Вернадский. Дневник. 1932.

Реферат

Два предыдущих радиопослания другим цивилизациям, Аресибо-1974 [2] и Евпатория-1999 [3], имели чисто логическую основу и представляли собой манипулирующие частоту несущего колебания потоки двоичной информации, ориентированной на "зрячего" абонента, поскольку восприятие сути этих посланий возможно лишь после строчной развертки выделенных символов в кадры двумерного изображения. Однако вполне естественно предположить, что более понимаемыми другими, пока неведомыми нам, цивилизациями являются простейшие одномерные послания и что музыка есть наиболее универсальное для понимания средство выражения интеллектуальной деятельности землян, одноканальное по своей сути, как ориентированное не на визуальное, а на слуховое восприятие. В свою очередь, терменвокс, бесконтактный электромузыкальный инструмент, представляется нам источником оптимального, в радиофизическом смысле, сигнала, так как он генерирует узкополосное квазисинусоидальное колебание с частотной модуляцией, описываемой гладкой однозначной функцией, и с непрерывной фазой, которая не рвется при перестройке частоты, что облегчает процесс обнаружения и выделения такого сигнала из шума. Поэтому предлагается подготовить Первый терменвокс-концерт для других цивилизаций и передать его в космос непосредственно или в записи из Аресибо или Евпатории. Наиболее подходящей целью при передаче из Евпатории является обнаруженная в 1996 году планета [4], обращающаяся вокруг звезды 47 Uma (склонение +40 градусов) из созвездия Большой Медведицы. При излучении из Аресибо также, по-видимому, целесообразно выбирать из списка экзопланет, лежащих внутри окна по склонению [-2 -- + 38 градусов] неподвижной аресибской антенны. Известный виртуоз и композитор Лидия Кавина [5] готова исполнить на терменвоксе Концерт, составленный из классических и современных, в том числе и ее собственных, произведений. Для излучения в космос сигнал терменвокса необходимо перенести вверх по частоте в сантиметровый диапазон радиопередатчика путем однополосной модуляции.

Научное и техническое обоснование проекта

Джордано Бруно (1548 – 1600), отстаивавший идеи бесконечности Вселенной и множественности обитаемых миров, был обвинен инквизицией в ереси и сожжен в Риме, на Площади цветов, с кляпом во рту. Современный кляп – это предвзятое толкование Статьи 8 Декларации Международной академии астронавтики о принципах деятельности после обнаружения внеземного разума [6]: "Никакой ответ на сигнал или другие очевидные проявления внеземного разума не должен быть послан без соответствующих международных консультаций. Процедура таких консультаций будет предметом отдельного соглашения, декларации или договора". Но дело в том, что эта Декларация регламентирует лишь будущие радиопослания как реакцию на сигналы, достоверно принятые от вполне определенной внеземной цивилизации, здесь же предлагается сегодняшняя радиопередача к предполагаемым братьям по разуму, и до того неопределенного времени, как от «них» будут получены гипотетические сообщения.

Всего с Земли к предполагаемым носителям космического разума было отправлено четыре Послания – два материальных, на борту американских космических кораблей Пионер 10, 11 [7] и Вояджер 1, 2 [8], и два эфирных – с помощью антенн и передатчиков планетных радиолокаторов в Аресибо [2] и Евпатории [3]. Оба радиопослания были логическими и представляли собой сигналы с частотной манипуляцией несущего колебания двоичным потоком информации, последующее осмысление которой возможно лишь при безошибочном выделении этого потока "в целом", догадке, что этот поток есть произведение двух простых чисел и что необходима его строчная развертка и, наконец, при наличии у абонента сенсорных органов типа нашего зрения, способных к параллельному восприятию двумерных образов.

Здесь же предлагается не дискретный двухчастотный радиосигнал, несущий закодированное двумерное изображение, а более "естественное" непрерывное колебание, плавные частотные вариации которого и есть последовательная одномерная информация об эмоциональной человеческой деятельности. Речь идет о музыке, которая более универсальна и доступна для понимания, чем обычные логические языки и о терменвоксе, единственном бесконтактном музыкальном инструменте. Терменвокс изобретен Львом Сергеевичем Терменом в 1918 году [9] и представляет собой два идентичных автогенератора, опорный и управляемый плавными движениями руки исполнителя, разностная частота которых и есть рождаемая мелодия. Терменвокс генерирует узкополосный квазисинусоидальный сигнал с гладкой частотной модуляцией без разрывов фазы при смене частот, что делает его оптимальным для обнаружения и выделения из шумов космоса. Для излучения сигнал терменвокса необходимо перенести вверх по частоте в сантиметровый диапазон без какой-либо обычной модуляции, иными словами, осуществить формирование с одной боковой полосой. Все известные приемники, ведущие здесь поиск внеземных разумных сигналов, представляют собой многоканальные гармонические спектроанализаторы, и если, рассуждая "по аналогии", предположить, что "та" радиофизика тоже использует гармонический спектральный анализ, то передаваемая с Земли мелодия отобразит "там" однозначную и непрерывную функцию времени.

По сравнению с известными подходами к синтезу «космических» языков общения с другими цивилизациями [10], предлагаемое здесь использование общепонятного языка искусства и терменвокса, бесконтактного электромузыкального инструмента, обеспечивает непосредственную реализацию радиопослания и не нуждается в неочевидной аксиоматике, на основе которой предполагается построить сложную и во многом противоречивую языковую систему, могущую поведать "им" о мире наших человеческих эмоций. Конечно, по силе эмоционального воздействия на слушателей, терменвокс не сравним с симфоническим оркестром, но ведь и мозаика из 1679 черно-белых квадратиков Аресибского послания не так выразительна, как полотно художника. Существенно также, что в отличие от дискретной информации, любые временные пропадания такого сообщения и другие помехи слабо влияют на его восприятие.

Выбор в качестве цели при излучении из Евпатории планеты у звезды 47 Uma из созвездия Большой Медведицы связан с несколькими факторами. Сама звезда очень похожа на наше Солнце по возрасту и спектральному типу, а расстояние до нее чуть более 13 парсек. Соответствующие расчеты [11] показывают, что при наличии таких же антенн и приемников, какие сейчас есть или строятся на Земле, узкополосные сигналы от наземных планетных радиолокаторов "там" будут уверенно обнаружены. Второй довод в пользу этой экзопланеты заключается в том, что в отличие от "горячих Юпитеров", она значительно удалена от своей звезды (на 2.11 АЕ) и имеет почти круговую орбиту (е = 0.096), поэтому внутри "пояса жизни" [12] там возможно наличие планеты земного типа, существующей в таких же «тепличных» условиях, что и наша Земля, – малых возмущений от планеты-гиганта и защиты от внешнего астероидно-кометного облака. В Таблице приведены некоторые параметры самой звезды 47 Uma и ее экзопланеты, которые могут представлять интерес и понадобиться при реализации проекта.

Звезда

Расстояние, LY

43.36

Спектральный тип

G0V

Возраст, Gy

5 -- 7

Видимая величина

B = 5.66, V = 5.10

Прямое восхождение (2000), h, m, s

10 59 29.296

Склонение (2000), deg, m, s

+40 25 46.09

Собственное движение по ПВ, msec/yr

–315.92

Собственное движение по Скл, msec/yr

55.15

ПВ для излучения, h, m, s

10 59 15.598

Скл для излучения, deg, m, s

+40 25 48.48

Планета

Масса*sin i

2.40 MJ

Большая полуось, AU

2.11

Орбитальный период, d

1082.02 ± 7.2

Эксцентриситет

0.096 ± 0.036

Напомним, что, в отличие от наблюдений, при излучении необходимо вводить аберрационную поправку на собственное движение светила PM, то есть наводить антенну с упреждением, равным произведению PM на запаздывание, [11]. При этом текущую разность координат звезды и планеты можно не учитывать, поскольку угловые размеры планетной орбиты много меньше ширины диаграммы направленности антенны.

Наиболее естественной нам представляется однополосная (ОБП) модуляция несущего колебания сигналом терменвокса, так как простой перенос вверх по частоте (суммирование) с земной точки зрения – самая простая арифметическая операция. Кроме того, при ОБП модуляции энергия концентрируется в максимально узкой полосе частот, что облегчает обнаружение переданного сигнала. А поскольку в паузах между отдельными музыкальными произведениями будет излучаться номинальное значение частоты, несущая восстанавливается путем интерполяции. Кстати, проблема восстановления несущей здесь не так существенна, – абонент по своему усмотрению произведет установку уровня постоянной составляющей с таким расчетом, чтобы разностная частота попадала в диапазон его "слухового" восприятия. 

Заключение

Предлагаемое здесь одномерное радиопослание другим цивилизациям имеет, по нашему мнению, больше шансов быть обнаруженным и правильно воспринятым, чем известные Аресибское [2] и Евпаторийское [3] послания. В отличие от логических посланий, где предметом передачи с Земли являются, скорее всего, известные "там" базовые принципы математики, физики, астрономии и других точных наук (сорокалетней, в случае 47 Uma, давности), эмоциональные послания есть уникальная и нестареющая информация именно о землянах и в целом о нашей цивилизации. Существенно, что при использовании языка музыки и терменвокса для ее генерации, творческий процесс создания радиопосланий становится более доступным для тех, кто желал бы обратиться к "другим".

Резюмируя, перечислим характерные черты данного проекта:

  1. Передаваемое сообщение ориентировано на восприятие одноканальными органами чувств, аналогичными слуху, в отличие от предыдущих посланий, предполагающих наличие способности к "визуальному" (параллельному) восприятию изображений.
  2. Передаваемая информация представляется в аналоговой форме.
  3. Использование языка музыки, как универсального средства самовыражения и, предположительно, межцивилизационного общения.
  4. Использование терменвокса, бесконтактного музыкального инструмента, в качестве источника наиболее оптимального сигнала.
  5. Перенос сигналов терменвокса на несущую частоту путем модуляции с одной боковой полосой.
  6. Высокая помехоустойчивость передаваемого сообщения, позволяющая воспринимать даже его фрагменты, в отличие от предыдущих посланий, где необходим безошибочный прием всех символов.
  7. Передаваемая информация уникальна, как уникально индивидуальное интеллектуальное творчество и заведомо неизвестна абоненту.
  8. Относительная доступность творческого процесса составления музыкальных посланий, позволяющая приобщить к нему желающих.
  9. В качестве адресата впервые выбрана звезда с планетой-гигантом, обращающейся по почти круговой орбите за "поясом жизни".

Литература

  1. One-Dimensional Radio Message for "Blind" Aliens. Arecibo Proposal No. Zaitsev000704074140 on 2000 Jul 04.
  2. Arecibo Message. http://www.ebe.allwebco.com/Science/Reaching_Out/Arecibo.shtml
  3. Evpatoria Message. http://www.ebe.allwebco.com/Science/Reaching_Out/Evpatoria_Message.shtml
  4. P. Butler, and G. Marcy. A Planet Orbiting 47 Uma. Astrophysical Journal Letters, v. 464, 1996, L153.
  5. A. Smirnov. Theremin Center. http://www.xmedia.aha.ru/theremin/index.htm
  6. Declaration of Principles Concerning Activities Following the Detection of Extraterrestrial Intelligence. http://www.seti.org/science/principles.html
  7. C. Sagan, F. Drake, and L. S. Sagan. A Message from Earth. Science, v. 175, 1972, pp. 661-884.
  8. Murmurs of Earth. Ed. by C. Sagan. Random House, New York, 1978.
  9. Л. С. Термен. Рождение, детство и юность терменвокса. Радиотехника, т. 27, № 9, 1972, стр. 109-111.
  10. D. Vakoch. The Aesthetics of Composing Interstellar Messages. 50th IAG. Amsterdam, The Netherlands, 1999. IAF Publication No. IAA-99-IAA.8.2.03.
  11. А. Л. Зайцев. Радиовещание для внеземных цивилизаций. Информационный бюллетень SETI No. 15, стр. 31-47. АКЦ ФИАН, Москва, 1999.
  12. С. Доул. Планеты для людей. М., "Наука", 1974.

ИРЭ РАН

Научные направления

Планетная радиолокация