Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://edu.zelenogorsk.ru/astron/meti/diststar.htm
Дата изменения: Unknown
Дата индексирования: Tue Oct 2 00:30:27 2012
Кодировка: Windows-1251
Поисковые слова: п п п п п п п п п п п п
|
Оценка
предельного расстояния до звезд-кандидатов на отправку Первого Детского
радиопослания Внеземным Цивилизациям.
Муниципальный Центр Образования,
Красноярский край, г.Зеленогорск,
2001 год.
Поскольку условия распространения электромагнитных
волн определяются известными физическими законами, попробуем рассмотреть
эту проблему применительно к задаче отправки радиопослания к соседним звездам.
Иначе говоря, попробуем оценить как будет ослабевать наш сигнал в зависимости
от пройденного им расстояния.
МЕТОД 1
Наиболее важной величиной, характеризующей мощность сигнала можно считать
плотность потока энергии, которая на расстоянии R
от передатчика может быть оценена как:
S=(P*s)/(l2*R2)
~ =(P*p*r2)/(l2*R2)
[Вт/м2]
[1]
где P - мощность
передатчика; s
- эффективная площадь антенны, близкая к геометрической pr2;
l - длина волны;
R - расстояние до корреспондента.
В радиоастрономии величину потока чаще
всего выражают внесистемной единицей - Янский (в честь Карла Янского -
одного из основоположников этой науки):
1 Ян = 10-26
(Вт/м2)*с.
В настоящее время вполне успешно регистрируются
потоки до 10-3Ян. Несомненно,
регистрация таких слабых потоков требует точной настройки на частоту передатчика
и определенного времени накопления сигнала. Попробуем для нашей задачи
принять в качестве начального условие, согласно которому поток энергии
в нашем сообщении на расстоянии корреспондента будет в 1000 раз больше,
т.е. порядка 1 Ян.
Тогда (для телескопа типа РТ-70, с диаметром
70м, и мощностью 150 кВт на длине волны 6 см) получим:
R2 ~ (P*p*r2)/(l2*S)
или 150*103вт*3.14*352м2/(36*10-4*м2*10-26вт/м2)
~ 1.6*1037 м2
,
откуда (с учетом того, что 1св.год = 365.2425*24*3600*3*108
метров ~ 9.5*1015 м.), можно
получить:
R~ 4*1018 м или 500
световых лет!!!
Итак, наш первый результат:
~ до 500 световых лет при плотности потока энергии ~10-26
(Вт/м2)
МЕТОД 2
Попробуем проверить свои оценки простым геометрическим методом. Параболическая
антенна-рефлектор формирует направленный сигнал с расходимостью порядка
f(l,d)~l/d
радиан (где l
- длина волны, а d - диаметр антенны).
Рис. 1.
Для нашей антенны будем иметь f(l,d)~l/d
= 0.06/70 ~ 10-3 рад или 3'.
Простые расчеты показывают, что на расстоянии
от источника сигнала в 100 световых
лет (9.5*1017 м.),
площадь, по которой "размажется" весь сигнал составит S ~ p*r2
, где r - радиус
энергетического пятна на расстоянии R,
который может быть найден как:
r = R*tg(f) ~ R*f
(радиан), или 9.5*1017
м *10-3 = 9.5*1014
м.
Откуда искомая площадь S = 3.14*
(9.5*1014 ) 2 или порядка
2.8*1030 м2
, что при заданной мощности передатчика в 150 кВт (1.5х105)
дает нам плотность потока энергии около P/S ~0.5х10-25
Вт/м2 , или 5 Ян, что по
порядку величины совпадает с полученным ранее результатом.
Итак, наш второй
результат: ~ 5Ян = 5*10-26
(Вт/м2) на расстоянии в
100 световых лет.
Как
видим, при мощности передатчика в 1.5х105
Вт и расходимости сигнала в 10-3
радиан, даже на расстоянии в 100 световых лет плотность потока энергии
в посылаемом сигнале будет не менее 1 Ян. Следовательно, такое расстояние
вполне можно считать за верхний предел при выборе возможных звезд-адресатов.
Конечно, чем ближе будет звезда-адресат, тем более мощный
сигнал дойдет до ее окрестностей. Даже безотносительно к тому, с какими
приемниками гипотетические представители иного разума могут прослушивать
Вселенную, весьма поучительно сравнить плотность потока нашего сигнала
с потоками от естественных, природных радиоисточников на частоте послания.
На рисунке 2 представлены результаты численного моделирования этой ситуации
для РТ-70. Справа - несколько наиболее мощных природных источников на волне
6 см (по данным радиообсерватории в Парксе). А внизу - некоторые из возможных
звезд-кандидатов.
Более подробная выборка таких источников из каталога Паркса
с потоками более 10 Ян приведена в таблице 1. Можно заметить, что вплоть
до расстояния в ~ 60 св. лет наш сигнал будет входить в TOP-10 природных
радиоисточников на частоте планируемого послания. Иначе говоря наш "детский
крик" будет достаточно "громким", чтобы "перекричать уличные шумы"...
Выборка наиболее интенсивных природных радиоисточников на частоте
5 Ггц
из каталога радиообсерватории в Парксе (Австралия):
Паркс
|
Alt
|
Пр. восх.
1950
|
Склонен.
1950
|
Поток
|
|
|
ч м с
|
њ ' "
|
Ян.
|
B1921+144 |
3C400 |
19 21 21.7 |
+14 24 00 |
83,00 |
B1228+126 |
M87 |
12 28 17.6 |
+12 40 02 |
67,60 |
B0539-019 |
3C147.1 |
05 39 11.1 |
-01 55 42 |
43,60 |
B1226+023 |
3C273 |
12 26 33.2 |
+02 19 43 |
36,70 |
B1343-601 |
|
13 43 32.0 |
-60 08 00 |
27,10 |
B0539-691 |
MC74 |
05 39 04.0 |
-69 06 30 |
25,10 |
B2251+158 |
3C454.3 |
22 51 29.5 |
+15 52 54 |
23,30 |
B0922-517 |
RCW42 |
09 22 45.6 |
-51 46 40 |
23,00 |
B1717-009 |
3C353 |
17 17 55.6 |
-00 55 41 |
22,90 |
B1548-560 |
|
15 48 30.0 |
-56 03 00 |
18,00 |
B2152-699 |
21-64 |
21 52 57.7 |
-69 55 40 |
13,40 |
B0915-118 |
HYDRA A |
09 15 41.1 |
-11 53 03 |
13,10 |
B1253-055 |
3C279 |
12 53 35.8 |
-05 31 08 |
13,00 |
B1850+011 |
|
18 50 48.8 |
+01 10 39 |
12,50 |
B1648+050 |
HER A |
16 48 40.0 |
+05 04 35 |
12,40 |
B1921-293 |
OV236 |
19 21 42.3 |
-29 20 26 |
10,60 |
В рамках рассматриваемой
проблемы возникает еще одно важное замечание, требующее обязательного учета
при отправке радиосообщения с Земли.
Ввиду пространственной близости звезд-адресатов,
приходится учитывать тот факт, что многие из них имеют большие собственные
движения на небесной сфере.
Так, если отправлять сигнал к одной из
известнейших звезд - тау Кита, то даже учитывая экстремально малое расстояние
в 12 световых лет, при собственном движении 2"/год, можно утверждать, что
мы видим эту звезду в 24" от ее истинного положения (т.е. там, где она
была 12 лет назад). Еще 12 лет понадобится, чтобы сигнал достиг адресата.
Иначе говоря, мы должны послать сигнал в точку небесной сферы, отстоящую
на 48" от видимого положения звезды в направлении ее собственного движения.
Эта величина вполне сравнима с величиной расходимости сигнала (3').
А это означает, что при неучете вышеизложенных
соображений и посылке импульса в точку небесной сферы, имеющую координаты,
эквивалентные координатам звезды в настоящее время, мы потеряем до 30%
мощности сигнала: Подобное "упреждение" будет
существенно важным для любых звезд, поскольку меньшее собственное движение
более далеких звезд компенсируется более долгим временем прохождения сигнала.
Таким
образом после окончательного выбора звезд-кандидатов на отправку послания,
необходимо обязательно учесть их направления и скорости движения в пространстве.
Работа выполнена в рамках
участия в проекте METI (Message for ExtraTerrestrial Intilligence), организованном
отделом Астрономии и космонавтики МГДТДиЮ под руководством Б.Г.Пшеничнера.
По всем возникшим вопросам и с предложениями
можно обращаться по адресу: astron@cobr.kts.ru
(Гурьянов Сергей Егорович - рук. проекта в
г. Зеленогорске).
Литература:
-
В.С.Троицкий "Научные основания
проблемы существования и поиска внеземных цивилизаций". В сб. "Проблема
поиска жизни во Вселенной (труды Таллинского симпозиума) - М., Наука, 1986.
-
Г.Уокер "Астрономические наблюдения". М.,
Мир, 1990.
-
Дополнительно: Планетная
радиолокация и космическая радиофизика