Имеются ли живые существа на других мирах, в частности на соседних планетах нашей солнечной системы? Этот вопрос занимал умы людей, наверно, так же давно, как и мечта о полёте на другие миры.
Может быть, развитие науки и техники на других планетах столь высоко, что их жители знают о существовании земных жителей и пытаются каким-либо путём дать знать о себе?
Эта мысль побудила астрономов вести тщательные наблюдения за малейшими признаками искусственных сигналов, которые могли бы к нам дойти с других планет.
В начале XVIII века были замечены светящиеся пятна на тёмной стороне Венеры. Это явление в дальнейшем повторялось примерно каждые полстолетия. Один немецкий астроном высказал довольно фантастическое предположение, что это явление есть не что иное, как иллюминация, которой жители Венеры отмечают каждые 50 лет какое-то выдающееся событие. На Марсе также иногда наблюдались световые пятна в течение различных промежутков времени. Некоторые наивные астрономы принимали эти пятна за сигналы с планеты.
Однако все эти предположения о происхождении таинственных сигналов были разбиты наукой: пресловутые «города-светочи», якобы существующие на Венере, оказались в действительности северными сияниями; они обнаруживались одновременно с земными северными сияниями и оказывались ещё более яркими, чем на Земле, вследствие большей близости Венеры к Солнцу. Современная астрономия нашла истинную причину и других световых явлений на планетах.
Некоторые учёные не ограничивались лишь пассивным ожиданием сигналов с других миров, но сами пытались установить связь с предполагаемыми жителями соседних планет.
Одной из первых задач в установлении связи с другими мирами была разработка условного языка, который мог бы быть понят разумным существом, никогда не соприкасавшимся с человеческой культурой. Одним из возможных способов является язык фигур. Последние должны обладать такими свойствами, чтобы у наблюдателей с другого мира не могло возникнуть никаких сомнений в том, что эти фигуры являются искусственным явлением, порождённым волей разумного существа.
Математик Гаусс первый предложил в 1820 г. использовать геометрические зависимости в качестве сигналов, адресованных нашим «братьям по вселенной». Для этой цели очень подходит вследствие своей простоты теорема Пифагора. Для построения гигантской фигуры, иллюстрирующей эту теорему, Гаусс предложил весьма простой приём — насадить лес соответствующего очертания на фоне хлебных полей.
Гаусс предложил и другой способ световой сигнализации, состоящий в передаче чисел при помощи зеркал, отбрасывающих с определёнными перерывами солнечные лучи. При этом необходимо выбрать такое время, когда предполагаемые обитатели Луны, которые и интересовали Гаусса в первую очередь, заведомо должны наблюдать Землю в связи с тем или иным астрономическим явлением.
В середине прошлого века, с началом развития электротехники, предлагалось использовать для образования сигнальных геометрических фигур электрический свет.
Если бы существовала уверенность, что обитатели других планет понимают земные сигналы, то можно было бы не ограничиваться сообщениями математического характера. С помощью фигур можно изобразить не только видимые предметы, но и отдельные представления. Однако с технической точки зрения наиболее простым способом передачи мыслей является световая азбука, подобная телеграфной азбуке Морзе.
Французский учёный и поэт Шарль Крос опубликовал на эту тему в 1869 году весьма любопытную работу. Он доказывал возможность осуществить межпланетную сигнализацию с помощью прожекторов, направляющих лучи различного цвета. Для того чтобы подчеркнуть их искусственное происхождение, Крос предлагал давать сигналы через определённые правильные промежутки времени. Считая математику универсальной наукой для всей вселенной, он рекомендовал начинать с арифметических понятий: производить счёт до определённого числа и затем повторить ту же последовательность сигналов, дать систему счисления — десятичную или другую; передать при помощи сигналов правило четырёх действий. При этом можно использовать числовое выражение некоторых геометрических зависимостей. Можно, например, передать числа 3, 4 и 5, выражающие длины сторон прямоугольного треугольника. Если жители других планет достаточно умственно развиты, то они должны будут догадаться, что речь идёт о теореме Пифагора, так как 3·3 + 4·4 = 5·5, и ответят числами 5, 12, 13, которыми измеряются стороны второго по порядку прямоугольного треугольника с соизмеримыми сторонами.
Передача изображений при помощи чисел может быть выполнена способом точечного письма, уже давно применяющегося в ткацком деле и в вышивании. В настоящее время этот способ применяется в фототелеграфии. Крос предложил указанный метод для межпланетной сигнализации.
К. Э. Циолковский в 1896 г. высказал мысль о передаче сигналов различной длительности, что позволило бы сообщить дробные числа. С этого времени ещё несколько раз поднимался вопрос о сигнализации при помощи рефлекторов. Все эти проекты были оставлены без попыток их реализации.
Впрочем, необходимо признать, что научные основы межпланетной сигнализации пока ещё не разработаны, хотя история этого вопроса достаточно обширна.
Изучение планет солнечной системы оставляет очень мало надежды на то, что там есть живые существа, стоящие на высокой ступени развития. Однако при рассмотрении способов межпланетной сигнализации мы будем всё же считать, что небесные светила населены такими же, как мы, разумными существами, располагающими столь же развитой техникой. Если в действительности такие существа на других планетах отсутствуют, то от этого важность данного вопроса нисколько не умаляется, так как для установления постоянной связи между будущими космическими кораблями и Землёй или между различными космическими кораблями, рассеянными в мировом пространстве, обязательно потребуется межпланетная сигнализация.
Насколько реальна возможность межпланетной сигнализации при помощи изображений?
Заметим, во-первых, что изображения должны быть достаточной величины для того, чтобы они были видимы издали, и вот почему.
Органом, воспринимающим видимые изображения, является сетчатая оболочка нашего глаза, образованная разветвлениями глазного нерва. В ней находятся микроскопические цилиндры (палочки), расположенные на расстоянии около 4 микронов друг от друга. Мы можем различить две разные световые точки лишь в том случае, если изображения их улавливаются двумя различными палочками. Отсюда, принимая во внимание среднее расстояние между хрусталиком глаза и сетчатой оболочкой, легко подсчитать, что угловое расстояние между двумя раздельно различимыми точками должно составлять 1 минуту (для некоторых людей это расстояние меньше, но во всяком случае не меньше 29 секунд).
Каково же должно быть расстояние между двумя световыми точками на Земле для того, чтобы они были заметны с ближайшей к нам планеты — Венеры под углом в 1 минуту в тот момент, когда Венера находится на минимальном расстоянии от Земли, равном 41,5 миллиона километров? Как показывает простой подсчёт, это расстояние должно быть равно 12 000 километров. Другими словами, при указанных условиях с Венеры можно было бы различить две светящиеся на Земле точки, одна из которых расположена на северном, а другая на южном полюсе.
Другие планеты никогда так близко к Земле не подходят. Поэтому, чтобы с любой другой планеты можно было различить невооружённым глазом два источника света, вторую световую точку пришлось бы поместить вне Земли.
Только при помощи многих световых точек можно передать более или менее сложные изображения. Отсюда следует, что передача изображения на планеты для наблюдателя, не располагающего телескопом, представляет неразрешимую задачу. Но и в других случаях (при наличии обсерватории на планетах или при сигнализации на Луну) выполнение рассматриваемой задачи настолько сложно, что этот способ не заслуживает дальнейшего рассмотрения.
Остаётся другой способ сигнализации.— при помощи световых вспышек. Для этого можно использовать либо искусственный источник света, либо отражённые солнечные лучи. Заметим, что существующие прожекторы-гиганты, обладающие силой света до 2 миллиардов свечей, могут быть замечены с Луны невооружённым глазом.
Более трудной представляется задача передачи сигналов из межпланетного пространства на Землю. Немыслимо загружать космический корабль прожекторами-сверхгигантами с громадными установками для производства электрической энергии. В этом случае придётся использовать солнечные лучи.
Какой же величины должны быть зеркала для отражения этих лучей?
Расчёты показывают следующее. Если на Луне поставить плоское зеркало любых размеров и отразить им солнечный свет на Землю, то диаметр пучка света, падающего на Землю, имел бы около 3600 километров. Следовательно, посланный с Луны световой сигнал мог бы быть замечен только в некоторой части земного полушария, обращённого к Луне. Для того чтобы посланный с Луны сигнал был виден на всей поверхности земного полушария, пришлось бы применить для отражения солнечных лучей выпуклое зеркало. Диаметр такого зеркала, если принять во внимание разные потери световой энергии, пришлось бы сделать равным приблизительно 5 метрам. Однако, если такие сигналы наблюдать с помощью самого мощного телескопа диаметром в 2,54 метра, то достаточно было бы выпуклого зеркала с диаметром только в два сантиметра.
При сигнализации с расстояний, на которых находятся от нас планеты, мы встретились бы с другой трудностью. Диаметр пучка солнечного света, отброшенного плоским зеркалом, около Земли был бы уже настолько велик, что яркость света была бы ничтожно мала и сигнал был бы незаметен. Для того чтобы увеличить яркость сигнала, пришлось бы чрезвычайно увеличить диаметр зеркала, отражающего свет. Так, например, при сигнализации с космического корабля, находящегося на ближайшей к Земле точке орбиты Марса, пришлось бы применить плоское зеркало с площадью примерно в тысячу раз большей, чем площадь аналогичного зеркала на Луне. Но всё же и с такого расстояния свет от плоского зеркала диаметром в 60 сантиметров мог бы быть замечен с обсерватории, обладающей телескопом в 2,5 метра. Сверхсильные телескопы будущего, безусловно, облегчат улавливание световых сигналов, посылаемых нам из мирового пространства.
Как же обстоит дело с сигнализацией при помощи радио?
После изобретения А. С. Поповым в конце прошлого века беспроволочного телеграфа сразу же зародилась идея применения радиоволн для межпланетной сигнализации. В начале текущего столетия выступил с сенсационными предположениями известный изобретатель Никола Тесла. В этот период он вёл опыты с беспроволочным телеграфом в лаборатории, расположенной очень высоко над уровнем моря, причём уловил электрические волны неизвестного происхождения. Не находя объяснения этому факту в земных явлениях, он предположил, что принял сигналы с других планет, и предложил передавать радиосигналы на планеты. Но загадочные электрические волны вскоре были объяснены, и проект Тесла не был осуществлён.
Техническая возможность радиосвязи с небесными телами была доказана 10 января 1946 г., когда в специальном опыте были направлены на Луну коротковолновые лучи радара. Эти лучи, достигнув поверхности Луны и отразившись от неё спустя 2½ секунды, вернулись на Землю и были зарегистрированы специальным аппаратом. Если бы на Луну можно было направить световые лучи, то они после отражения вернулись бы на Землю через такой же промежуток времени.
Преимущество радиосигнализации перед сигнализацией световой заключается, во-первых, в том, что первая может осуществляться в любое время, даже тогда, когда Земля скрыта облаками. Во-вторых, радиосигналы почти не будут заглушаться другими электромагнитными волнами, в то время как световые лучи, полученные при помощи какой-либо технической установки, чаще всего будут теряться в океане света, излучаемого небесными телами. Исходя из этих соображений, можно предполагать, что в межпланетном пространстве, как и в пределах Земли, световая сигнализация должна будет уступить место радиосигнализации, хотя в некоторых частных случаях она может оказаться удобнее последней. Однако совершенно ясно, что о посылке радиосигналов на межпланетные расстояния нельзя мечтать до тех пор, пока не будет решена проблема посылки направленных волн на очень большие расстояния.
Вовсе не безразлично, какой длиной волны пользоваться для межпланетной радиосвязи. В высоких слоях атмосферы происходит в той или иной мере поглощение и отражение электромагнитных волн. В частности, ионосфера представляет непроницаемый экран для волн длиной более 50—100 метров. Но даже более короткие волны могут проникать за пределы ионосферы лишь в ничтожной своей части. Кроме того, прозрачность ионосферы для радиоволн сильно изменяется в течение дня и в различные времена года. С другой стороны, имеются основания предполагать, что в атмосфере существуют проходы, через которые электромагнитные волны могут проникать в мировое пространство.
В конечном итоге мы можем сказать, что для посылки радиосигналов сквозь атмосферу в далёкие просторы вселенной могут служить лишь мощные потоки строго направленных ультракоротких радиоволн.