Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://lnfm1.sai.msu.ru/SETI/koi/bulletin/13/petr.html
Дата изменения: Wed Nov 20 22:09:48 2002
Дата индексирования: Mon Oct 1 23:33:20 2012
Кодировка: koi8-r
Поисковые слова: europa

О возможных сигналах в каналах SETI.

Тезисы доклада на Секции "Поиск космических сигналов внеземного происхождения" Совета по радиоастрономии РАН, 11 декабря 1998 г.

Н.Т.Петрович

  1. Пусть цивилизация , уровень технического развития которой не ниже земной, решила дать о себе знать, предполагая, что в Галактике имеются другие цивилизации X,Y,Z ....
  2. Проектируя передающий центр SETI, цивилизация неизбежно должна преодолеть огромную априорную неопределенность:
      А. Куда направить антенну и какую выбрать диаграмму ее направленности?
      Б. Какой выбрать диапазон волн и конкретные рабочие частоты?
      В. Какую выбрать полосу частот излучаемого сигнала?
      Г. Какой выбрать способ модуляции - АМ, ЧМ, ФМ, ОФМ?
      Д. Какую информацию передавать?
  3. Возможные соображения при преодолении этих ПЯТИ неопределенностей:
      Неопределенность А. На основании астрономических данных отбираются звезды с наибольшей вероятностью наличия планет и разумной жизни на них (аналог нашим "Спискам кандидатов SETI"). Вместе с тем, наряду с остронаправленными антеннами, могут быть использованы антенны с управляемой диаграммой направленности и остронаправленные антенны с вращающейся постоянной диаграммой направленности.
      Неопределенность Б. Изучение межзвездной среды и физики Вселенной подскажет диапазон с минимумом космических помех и особые частоты возможно известные цивилизациям X,Y,Z ....
      Неопределенность В. Могут быть использованы очень узкополосные аналоговые сигналы и широкополосные импульсные сигналы. Теоретически оба варианта могут обеспечить равную дальность при оптимальном приеме. При поиске узкополосного сигнала трудности больше, чем широкополосного. Но, узкополосный сигнал можно, например, медленно качать по частоте и тем облегчить его поиск. С другой стороны, используя очень короткие сигналы и применяя 5-10 передатчиков, можно, например, перекрыть излучением весь благоприятный диапазон 3-30 см (назовем это диапазонным SETI). Поэтому с близкой вероятностью можно ожидать, как узкополосные, так и широкополосные сигналы и даже очень широкополосные.
      Неопределенность Г. Естественно приходит мысль, что выбор должен пасть на самый простой вид модуляции - Амплитудный, доступный цивилизациям разного уровня, хотя не исключено и использование ЧМ, ФМ (ОФМ), что даст дополнительный признак разумности сигнала.
      Неопределенность Д. Вряд ли на первом этапе установления контакта будет передаваться сложная информация или даже содержание всей энциклопедии. Здесь должна восторжествовать простота. Например - передача периодических посылок. Для усиления ее разумных признаков, могут быть длительные паузы между потоками посылок или медленное покачивание частоты следования посылок. Такой сигнал наиболее прост в обнаружении, особенно, если он не торчит "как шило" над шумами на выходе приемника.

      Периодическая последовательность хороша тем, что позволяет легко ее обнаруживать, применяя компьютерное Фурье-преобразование сигнала на выходе детектора приемника и легко его накапливать для уверенного выделения.

      Для облегчения обнаружения периодической последовательности импульсов, на передаче может быть применено медленное изменение длительности импульса, то есть изменение полосы занимаемых сигналом частот, что позволит облегчить обнаружение его и на узкополосный и широкополосный приемники.

  4. Теперь перенесемся к цивилизации X, которая совершенно независимо от цивилизации , пожелала искать сигналы SETI.

      Она тоже сталкивается с неменьшей априорной неопределенностью при проектировании своей приемной установки:

        Е. Куда направлять антенну и какую выбрать диаграмму направленности?
        Ж. Какой выбрать диапазон и конкретные рабочие частоты приемника?
        З. Какую выбрать полосу приемника?
        И. Какой применить метод детектирования?
        К. Какое применить время накопления сигнала?
      Неопределенности Е и Ж. Эти неопределенности преодолеваются аналогично рассуждениям при преодолении неопределенности А и В на передаче. Но на приеме может быть применен поиск на нескольких приемниках одновременно на разных частотах.
      Неопределенность З. Здесь может быть применен многоканальный приемник с разными полосами по каналам. А при поиске узкополосного сигнала, для защиты от Доплер-эффекта, с рядом фильтров, смещенных по полосе.
      Неопределенность И. Нужно использовать простейший АМ-детектор, но при подозрении на двухчастотный сигнал иметь возможность перейти на ЧМ-детектор или ОФМ-детектор.
      Неопределенность К. Надо иметь возможность менять время накопления или иметь набор накопителей с разным временем накопления. Если передаются периодические импульсы, то компьютерное преобразование Фурье подскажет период импульсов для управления накопителем.
  5. Априорная неопределенность на передаче и приеме требует шагов навстречу друг другу, то есть КОНВЕРГЕНЦИИ действий на передаче и приеме. Какие это могут быть шаги? На передаче: качание по частоте узкополосных сигналов; применение антенн с переменной направленностью; закрытие диапазонов с помощью сверхкоротких импульсов при нескольких передатчиков; длительная во времени передача; передача простейших сигналов - периодической последовательности импульсов; использование подсказки межзвездной среды: антидисперсия. На приеме: использование подсказки межзвездной среды; многоканальные приемники с разной полосой; использование компьютерного разложения по Фурье для обнаружения слабых сигналов; использование накопителей с разным временем накопления; очень длительное время наблюдения и накопления; наблюдение на многих приемниках одновременно; приемники со сверхширокой полосой; антидисперсия. Если не делать шагов навстречу, а положиться на случайное совпадение 5 рассмотренных параметров, то, обозначив

    Pантенны=Pволны=Pполосы=Pмодуляции =Pнаправления=P0

    получаем P0=0.5 P=PаPвPпPмPн=0.06, при P0=0.1 P=10-5, а при P0=0.01 P=10-10

  6. Что может дать сравнение земных каналов с каналами SETI? К сожалению, очень мало. Темп жизни землян нарастает и скорости передачи уже не биты, а килобайты и мегабайты. Это вызвано не только темпом жизни, но и "теснотой" в каналах связи. В каналах SETI такой "тесноты", насколько нам известно, нет. Выбирай любую полосу частот.

    Далее, время передачи, например одной посылки ДА-НЕТ, ничем не ограничено и так как время передачи всегда будет в миллионы раз меньше времени распространения сигнала между цивилизациями и X, то можно ожидать, что посылки эти будут достаточно длительные. Это могут быть минуты, часы, сутки ... И в этом есть смысл - накапливая длительную посылку на приеме, можно преодолеть высокий уровень шумов на входе приемника.

    Я пока не касаюсь торсионного носителя, так как скорость его распространения еще не нашла экспериментальной проверки.

  7. Какие же рекомендации поиска сигналов SETI вытекают из рассмотрения?

    Используя для поиска сигналов диапазон с минимумом помех и особые частоты, необходимо применять как узкополосные приемники, так и широкополосные. Особенно, мне кажется, перспективными приемники с предельно широкой полосой, а также многоканальные приемники с разной полосой.

    Наиболее вероятен, как мне кажется, сигнал в виде периодической последовательности импульсов, может быть, с медленно меняющейся частотой следования импульсов. Для определения периода их следования надо использовать после детектора компьютерное преобразование Фурье. По его данным управлять накопителем сигналов во времени. Элементарная посылка ДА-НЕТ, может быть, как в аналоговом сигнале, так и в импульсном, достаточно длинной (для преодоления шумов) - минуты, часы, дни .... И это надо учитывать в конструкции накопителя.

    Наблюдение надо вести долго, так как сигнал может быть плавающим по частоте и редко попадать в полосу приемника.

    После длительной передачи периодического сигнала, может пойти и более сложная информация. Например, примитивное изображение. Посылки для двух ортогональных осей могут быть разными. Можно их передавать на соседних частотах, можно чередовать во времени, но разной длительности и т.д. Так можно передать примитивное изображение. Например, положение звезды откуда идет передача, облик инопланетянина и т.д.

    Не исключено применение сигнала, названного мною универсальным. Это двоичный сигнал, который имеет две составляющие: периодическую (для облегчения поиска) и одновременно информационную.

  8. Об использовании сверхкоротких импульсов в каналах SETI.

    Как отмечалось выше, сверхкороткие импульсы облегчают их поиск и с их помощью, при нескольких передатчиках, можно насытить большие участки диапазона частот, сигналами SETI. Однако, для достижения большой дальности, необходимо увеличивать амплитуду импульсов. Заманчиво использование импульсов вида Sin(x)/x, которые имеют прямоугольный спектр. Препятствием на пути использования сверхкоротких импульсов являются дисперсионные свойства межзвездной среды, приводящие к расплыванию импульса и снижению дальности связи. Еще на Бюраканской конференции была выдвинута идея "схлопывания" импульсов на некотором расстоянии за счет вносимой коррекции на передаче (Гиндилис, Петрович). Этот метод можно применить на передаче, дополняя плавно медленно меняющейся дистанцией "схлопывания" импульсов. Это может быть также одним из шагов КОНВЕРГЕНЦИИ. Кроме того, приемник, принимающий сверхкороткие импульсы, также может иметь переменное устройство "антидисперсии" и совершает свой шаг КОНВЕРГЕНЦИИ.

ВЫВОДЫ

  1. Несмотря на большую априорную неопределенность в выборе параметров системы связи на передаче и на приеме, я не исключаю использования радиосигналов в каналах SETI. Более того, радиосигнал выглядит наиболее перспективным.
  2. Облегчению установления радиоконтакта могут способствовать шаги навстречу передающей и приемной сторон, то есть КОНВЕРГЕНЦИЯ.
  3. Шаги на передаче: управляемые диаграммы направленности антенн и медленно вращаемые антенны, передача на нескольких антеннах, излучение с переменной полосой частот, перекрытие больших участков диапазонов с помощью сверхкоротких импульсов и переменной антидисперсией. Кроме того, передача простейших сигналов ДА-НЕТ в виде периодической последовательности импульсов, использование универсального сигнала (содержит и периодическую составляющую и двоичную информацию), передача простейших телевизионных изображений.
  4. Шаги на приеме: приемники с набором фильтров разной полосы и разных детекторов, сверхширокополосные приемники с блоком переменной антидисперсии, применение преобразования Фурье для обнаружения периодических составляющих в смеси сигнала и шума, накопитель с переменным временем накопления, управляемый преобразователем Фурье, очень длительное время наблюдения, чтобы не пропустить сигнал, меняющийся по частоте, длительности и другим параметрам и, конечно, смекалка.
  5. Если будут обнаружены в космосе сооружения типа сферы Дайсона, то следующим этапом неизбежно будет посылка радиосигналов для установления информационного контакта.
  6. Для установления радиоконтакта в наступающем тысячелетии землянам надо начать совершать свои шаги навстречу шагам Внеземных Цивилизаций, которые, возможно уже совершаются.