При выборе диапазона волн для межзвездной связи Дрейк уделил основное внимание анализу шумов. Он считал, что шумы аппаратуры можно не принимать во внимание, а точнее, их не следует принимать во внимание, так как с развитием радиотехники мы неизбежно придем к состоянию, когда они могут быть сделаны меньше шумов фона. Он назвал это «принципом технического совершенства». Под техническим совершенством Дрейк подразумевает такое состояние техники, когда пределы чувствительности аппаратуры определяются не ее недостатками (например, шумами приемника), а естественными ограничениями, над которыми человек не властен. При этом дальнейшее совершенствование аппаратуры не имеет смысла. Дрейк постулировал, что земная радиотехника достигнет этого состояния в течение ближайших 50 лет. (Сейчас, спустя 40 лет, можно констатировать, что его прогноз успешно сбывается.)
Таким образом, весь период от начала использования радиоволн до состояния совершенной радиотехники должен занять период порядка 100 лет. В истории становления нашей земной цивилизации то всего лишь короткий миг. Если это верно и для других цивилизаций, то значит они очень быстро, скачком переходят из состояния отсутствия радиотехники к состоянию совершенной радиотехники. Цивилизаций, подобных нашей, которые находятся в переходном состоянии, должно быть очень мало. Следовательно, те цивилизации, сигналы которых мы надеемся обнаружить, уже достигли технического совершенства в радиотехнике. Поэтому для них существенны лишь естественные, принципиально неустранимые ограничения. К таким ограничениям относятся шумы фона. Дрейк рассмотрел два источника фона — галактическое радиоизлучение и радиоизлучение атмосферы.
Галактический фон обусловлен суммарным излучением радиоисточников, он определяет радиояркость неба за пределами атмосферы, подобно тому, как яркость фона ночного неба вне атмосферы определяется суммарным излучением звезд[10]. И точно также, как яркость ночного неба ограничивает возможность наблюдения слабых оптических объектов — так и яркость радиофона ограничивает возможность обнаружения слабых радиосигналов. Если прием сигналов ведется с поверхности планеты, то вклад в наблюдаемую радиояркость неба будет давать также излучение атмосферы.
Рис.1.2.1. Зависимость яркости фона от частоты в радиодиапазоне, по Ф. Дрейку, 1960 г. Приведены две составляющие — галактический фон и излучение земной атмосферы. Суммарная кривая имеет минимум в области 103-104 МГц. В этой области целесообразно искать сигналы межзвездной связи. Современные данные — см. гл. 7
Дрейк рассмотрел зависимость яркости фона от частоты в радиодиапазоне. На рис. 1.2.1., взятом из его статьи[11], по горизонтальной оси отложена частота, а по вертикальной — температура, характеризующая интенсивность излучения фона. Как видно из этого рисунка, на низких частотах преобладает галактический фон, на более высоких — фон, связанный с излучением атмосферы. Суммарная кривая имеет четко выраженный минимум в области от 1000 до 10000 МГц (или по длинам волн от 30 см до 3 см). Эта область минимума шумов и является наиболее подходящей для межзвездной связи. Она значительно уже, чем указанная Коккони и Моррисоном. Радиолиния водорода попадает внутрь этого диапазона. Дрейк также высказался за то, чтобы искать сигналы на частоте этой линии. В цитированной выше статье, вышедшей в 1960 г., он ссылается на предложение Коккони и Моррисона, однако, на самом деле, ему приходилось принимать во внимание другие соображения (см. ниже).
Предложение Дрейка начать поиск сигналов было поддержано директором обсерватории Отто Струве (правнуком известного пулковского астронома В. Я. Струве). Ему пришлось взять на себя нелегкую ответственность, ибо для значительной части ученых попытка поиска разумных сигналов из Космоса выглядела как чисто фантастическая затея, недостойная серьезной науки. Высокий авторитет Отто Струве в научном мире, его безупречная научная репутация помогли преодолеть это предубеждение. Публикация статьи Коккони и Моррисона оказала исследователям большую моральную поддержку.
Программа поиска сигналов внеземных цивилизаций (ВЦ) была названа — проект «Озма» (по имени сказочной принцессы из страны Оз). Работы по проекту начались в апреле 1959 г. Предстояло создать приемник для обнаружения сигналов. Вопрос выбора частоты встал теперь в чисто практическом плане. Работа Коккони и Моррисона еще не была опубликована. Из чего же исходили исследователи? В 1985 г., на конференции, посвященной 25-летию проекта «Озма», Дрейк рассказал, что его очень беспокоила возможная критика со стороны научных кругов и общественности. Сделать проект полностью секретным было невозможно. Поэтому участники эксперимента решили придумать для него научное прикрытие. Как раз в это время на ряде обсерваторий начались эксперименты по исследованию эффекта Зеемана в линии 21 см. Эффект Зеемана состоит в расщеплении спектральной линии в сильном магнитном поле на несколько компонентов, расстояние между которыми позволяет определить напряженность магнитного поля в межзвездной среде. Это важная астрофизическая задача. Для исследования эффекта Зеемана надо было иметь узкополосный спектральный приемник с двумя каналами и с высокой стабильностью частоты. Эти требования отвечали и задачам поиска разумных сигналов. Таким образом, было решено сделать приемник на волну 21 см для исследования эффекта Зеемана и использовать его для поиска сигналов ВЦ. То есть частота была выбрана не из каких-то принципиальных соображений, а из чисто практических целей. «Это был путь предотвратить критику обсерватории и сразу убить двух зайцев»[12].
10
Хотя в оптическом диапазоне есть еще и зодиакальная составляющая свечения ночного неба.
11
12