1.1. Сигнал отправлен: 1-е детское радиопослание внеземным цивилизациям. Московский открытый проект "Здравствуй, Галактика!".

Гиндилис Л.М., Гурьянов С.Е., Зайцев А.Л., Игнатов С.П., Казаков Е.В., Петрович Н.Т., Пшеничнер Б.Г., Феодулова И.А., Филиппова Л.Н., Яценко С.П.

В конце августа - начале сентября 2001 года из Национального центра управления и испытания космических систем Украины (бывший Центр Дальней Космической связи СССР) близ Евпатории с помощью мощного передатчика 6-см диапазона, установленного на антенне П-2500 (радиотелескоп РТ-70) были отправлены послания к 6-и звёздам солнечного типа [1].

Так завершился важный этап Московского открытого проекта "Здравствуй, Галактика!", который его авторы и участники посвятили наступлению третьего тысячелетия и 40-летию полёта Юрия Гагарина.

Идея проекта родилась в Отделе астрономии и космонавтики Московского городского Дворца детского и юношеского творчества (МГДДЮТ) весной 2000 года. История и этапы выполнения проекта освещены в работах [2-6], см. также ИБ SETI, 2000. N 16. С. 29; ИБ SETI, 2001. N 17. С. 13-19; Вестник SETI, 2001. N 1/18. С. 42-43.

Структура Послания.

В июне 2001 г. было подписано Техническое задание на проведение сеансов радиопередачи (см. приложение 1).

По структуре послание состоит из трёх частей: 1) когерентный зондирующий сигнал - несущая частота 5010,024 МГц с доплеровской поправкой за движение Земли; 2) аналоговый сигнал (терменвокс-концерт); 3) цифровая информация (рисунок, словесный текст и словарь образов). Подобная трёхсекционная структура Послания была предложена А.Л.Зайцевым в 2000 г. [7]. Когерентный сигнал предназначен для диагностики межзвёздной среды принимающей стороной, аналоговый сигнал - для передачи информации об эмоциональной сфере человеческой деятельности (в данном случае осуществлена передача музыки с помощью электромузыкального прибора терменвокс) и цифровая информация предназначена для передачи в закодированном виде логической информации, содержащей определённые сведения о человеке и окружающем его мире. В качестве исходных в данной трёх-секционной структуре межзвёздного послания были приняты следующие предпосылки: (1) передаваемая информация закладывается в частоту излучаемого сигнала, (2) для обеспечения наиболее уверенного приёма излучается однозначная функция частоты, (3) передача аналоговой и цифровой информации с помощью однозначных частотных функций даёт основание предположить, что таким образом мы максимизируем "понимаемость" нашего послания Другим разумом, (4) постулировалось, что три мыслимых типа однозначной функции - константа, непрерывная функция и дискретная функция тождественны трём мыслимым типам передаваемой информации - информация о среде распространения радиоволн ("константа"), отображению нашего эмоционального мира ("непрерывная функция") и сведения о наших знаниях, о себе самих и об окружающем мире ("дискретная информация").

Отдельные части Послания разделены паузой длительностью 1 минута, а внутри цифровой части используются паузы длительностью 1 секунда. Во время пауз передаётся зондирующий сигнал (несущая). Длительность пауз указывает на принятые на Земле единицы измерения времени. Стабильность частоты когерентного сигнала составляла
10^-12.

Рис. 1. Сонограммы трёх 40-секундных фрагментов музыкальных произведений, исполненных на терменвоксе.

В качестве источника аналогового сигнала использовался терменвокс, уникальный электромузыкальный инструмент, генерирующий сигналы с минимальным уровнем обертонов, [8]. Сонограмма (семейство текущих спектров, где каждый из спектров отображается горизонтальной линией, яркость которой пропорциональна спектральной плотности) трёх 40-секундных фрагментов мелодий (слева направо) - "Финал 9-й Симфонии" Бетховена, "Лебедь" Сен-Санса и "Лето" Гершвина, приведена на рис. 1.

Впервые музыка для Инопланетян прозвучала в сеансе передачи от 29 августа 2001 года. В записи на аудиокассете были исполнены 7 мелодий:

1. Романс "Выхожу один я на дорогу",
2. Бетховен. Фрагмент финала 9-й симфонии.
3. Вивальди. "Времена года. Март". Аллегро.
4. Сен-Санс. "Лебедь".
5. Рахманинов. "Вокализ".
6. Гершвин. "Лето".
7. "Калинка-Малинка".

В некоторых из последующих сеансов музыканты Яна Аксенова и Антон Керченко, исполняя концерт в реальном времени, включали в него и другие произведения (см. ниже - приложение 2). При этом сигнал поступал в передающее устройство непосредственно с выхода терменвокса. Но этот метод себя не оправдал, поскольку очень трудно, играя на таком сложном инструменте, как терменвокс, полностью избежать фальшивых нот. Поэтому в дальнейшем, дабы не засорять Космос фальшивыми нотами и не дискредитировать земную музыку, необходимо ориентироваться лишь на высококачественные аудиозаписи.

Для передачи цифрового сигнала двоичным кодом использовалась частотная манипуляция: "0" соответствует f₀ - Delta f₀, "1" соответствует f₀ + \Delta f₀ (f₀ - несущая частота, Delta f₀ - девиация несущей, равная 24 КГц). Фактически, в цифровом массиве с учётом пауз использовался не двоичный, а троичный код, "паузе" соответствовало число "2".

Цифровые данные представлялись на стандартной трёхдюймовой дискете в формате бинарного файла Message.txt, содержащего ASCI-символы "0", "1", "2" (без символов "конец строки" и "перевод каретки"). Вся работа по кодировке цифрового сигнала была выполнена под руководством Е.В.Казакова.

Содержание Послания.

Содержание Послания подробно описано в работах [5,6].

Музыкальная часть была подготовлена - Егором Киселевым и Владимиром Филипповым. После горячих обсуждений в неё окончательно были включены следующие произведения:

• Позывные. Композитор Е.Шашина на стихи М.Ю.Лермонтова "Выхожу один я на дорогу". Выбор мелодии этого романса в качестве позывного продиктован тем, что в стихах Лермонтова имеется такая замечательная строка: "И звезда с звездою говорит", которую можно рассматривать как эпиграф к Проекту.
• Людвиг ван Бетховен. Финал 9-ой симфонии на слова оды Шиллера "К радости".
• Антонио Вивальди. "Времена года. Март". Аллегро.
• С.В.Рахманинов. "Вокализ".
• Александр Дольский. "Исполнение желаний".
• Владимир Ланцберг. "Алые паруса".

Фактически, как уже было сказано выше, в различных сеансах при передаче к разным звёздам содержание концерта несколько варьировалось (см. приложение 2 - выписка из журнала эксперимента).

Рис. 2. Эмблема Послания. (авторы: В.Филиппов и Е.Киселев).

Цифровая часть, в свою очередь, состоит из трёх разделов, разделённых 60-секундными паузами. Первый раздел позволяет построить рисунок-эмблему (см. рис. 2, описание эмблемы приведено в работах [5,6]), второй даёт изображение текста - приветствие от детей Земли на русском и английском языках (рис. 3), а третий - изображение образов, играющих роль словаря-подсказки для понимания текста (рис. 4). Идея использовать словарь понятий-образов принадлежит Б.Г.Пшеничнеру, а реализована она Анатолием Аникеевым.

Рис. 3. Текст приветствия от детей Земли.

Для передачи "картинок" использовалась развёртка изображения на основе простых чисел (как в Послании Аресибо), но с равным числом строк и столбцов. Каждая из десяти частей эмблемы содержала 101 х 101 двоичных элементов, а вся эмблема в сборе 307 х 307 двоичных элементов. Текст также передавался в виде картинки с квадратной развёрткой 307 х 307. Словарь образов содержал 12 элементов, каждый из которых передавался в виде картинки с развёрткой 101 х 101.

Общий объем информации в числовом массиве 648220 бит. Скорость передачи информации предусматривалась 100 бит/сек. Это давало возможность при мощности передатчика 150 КВт и площади передающей антенны 2500 кв. метров обеспечить уверенный приём (с отношением сигнал/шум порядка 30) на расстояние до 70 св. лет с помощью приёмной системы типа SKA (Square Kilometre Array) площадью 10⁶ кв. м.

Рис. 4. Словарь понятий-образов.

Время, требующееся для передачи цифровой информации при скорости 100 бит/сек (с учётом всех пауз), составляло 108 минут. Длительность зондирующего сигнала 10 минут, длительность музыкальной части - 15 минут. Итого, полная длительность передачи должна была составить 133 минуты на одну звезду. Фактически, из-за недостатка средств, длительность облучения отдельных звёзд пришлось сократить (не сокращая объём послания), что потребовало увеличить скорость передачи информации и соответственно предъявляло более высокие требования к приемной аппаратуре. Параметры передачи в различных сеансах приведены в Табл. 1.

Таблица 1.

Сеанс          1            2         3       4          5            6 

Дата, 2001     Авг. 29   Сент. 3   Сент. 3   Сент. 3    Сент. 4       Сент. 4

Звезда   HD   197076    HD 50692   HD 95128 HD  126053   HD 76151   HD 193664

Начало, UT+3   21:00    10:30      11:30     12:55       10:50      11:50 

Конец, UT+3    23:17    11:15      12:18     13:27       11:40      12:42  

Мощность,
КВт             126      96        96        96          96          96 


V бит/сек       100     500        500       500         500         500

V - Скорость передачи для 3-ей части,
 

Звёзды-адресаты.

Выбор звёзд-адресатов осуществлялся двумя группами ребят - из Москвы (руководитель Л.Н.Филиппова) и города Зеленогорска Красноярского края (руководитель С.Е.Гурьянов). При отборе использовались следующие критерии:

• Звезда должна принадлежать главной последовательности и иметь постоянную светимость, близкую к светимости Солнца (от 0.6 до 2.1 L_сол ), что соответствует спектральным классам от F7V до G8V.
• Возраст звезды (время, прожитое на главной последовательности) - в пределах от 4 до 7 млрд. лет.
• Расстояние до звезды должно находиться в пределах расчётной дальности обнаружения 70-100 св. лет.
• Исключались высокоскоростные звёзды, имеющие лучевые скорости 50 км/сек и выше.
• Предпочтение отдавалось одиночным звёздам, но не исключались визуально-двойные, у которых разделение компонент превышает размеры Солнечной системы.
• Для звёзд с экзопланетами предпочтение отдавалось тем, у которых орбиты проходят в пределах (или вблизи) расчётной экосферы и имеют эксцентриситет не более 0.2.
• Звезда должна быть доступна для наблюдений из пункта отправления и из Москвы.

Кроме того, принималась во внимание близость звезды к некоторым выделенным направлениям: эклиптика, центр (или антицентр) Галактики и др. В соответствии с этими критериями были проанализированы около 10000 звёзд в радиусе 25 пк, из которых выбраны 17 звёзд и составлены четыре списка по четырём приоритетам. В список первого приоритета вошли 7 звёзд. К шести из них было направлено Послание. Характеристики этих звёзд приведены в Табл. 2

Кроме того, 3.09.01 был отправлен тестирующий сигнал на спутник "Эталон-1"; отражённое от него излучение было зарегистрировано с помощью 32-метровых антенн в пос. Светлое под Санкт-Петербургом (ИПА РАН) и на станции Медичина в Италии.

Таблица 2.

Звезда       Созвездие   Расст.,св.лет   Спектр. тип   Возраст, млрд. лет 

HD 197076    Дельфин     68.5             G5V              5.0 - 5.7   

HD 50692     Близнецы    56.4             G0V              5.0 - 5.5   

HD 95128     Б. Мед.     45.9             G1V              5.0 - 6.9   

HD 126053    Дева        57.4             G1V              5.0 - 5.7  

HD 76151     Гидра       55.8             G2V              5.1  

HD 193664    Дракон      57.4             G3V              4.0 - 4.7 
 

Планируется продолжить работу над посланием и осуществить новые сеансы передачи. Список звёзд может быть обновлен, но должна быть оставлена часть звёзд Первого послания [5]. Части послания также могут быть обновлены, но его значимые элементы (особенно при посылке к тем же звёздам) должны сохраниться, ибо надо, чтобы Послание было узнаваемым. К таким элементам можно отнести эмблему в сборе, текст на одном языке и словарь. Музыкальную часть, вероятно, стоит обновить, сохранив лишь "позывной".

Важнейшей задачей будущих посланий является передача обучающего языка, с помощью которого можно было бы дешифровать текст Первого послания, а в дальнейшем - перейти к передаче более содержательных словесных текстов. Для этого можно использовать "Линкос" Г.Фройденталя или разработать специальный язык для данного послания, как это было в проекте "Cosmic Call" [9].

В работе принимали участие: ГАИШ, ИРЭ РАН, РНИИКП, МГДДЮТ, НКЦ SETI, ИПА РАН, РИ НАНУ Украины, ЦНУИКС Украины.

Литература

1. Вестник SETI, 2001. N 1/18. C. 1.
2. Пшеничнер Б.Г. Проект Первого детского послания внеземным цивилизациям // Звездочёт, 2001. N 1. С. 18-21.
3. Пшеничнер Б.Г. "Здравствуй, Галактика!" // Физика, 8-10 июля 2001 г. С. 1, 16.
4. Пшеничнер Б.Г., Филиппова Л.Н., Гиндилис Л.М., Зайцев А.Л., Петрович Н.Т. Первое детское послание внеземным цивилизациям (доклад на конференции РНТОРЭС им. А.С.Попова) // Вестник SETI, 2001. N 1/18. C. 67-72.
5. Гиндилис Л.М. Сигнал отправлен: первое детское радиопослание внеземным цивилизациям // Земля и Вселенная, 2002. N 5. С. 82-96.
6. Пшеничнер Б.Г., Гиндилис Л.М., Феодулова И.А. Московский открытый международный проект "Здравствуй, Галактика!". Первое радиопослание детей внеземным цивилизациям. \hfill\break http://www.astronet.ru:8101/db/msg/1177364
7. Зайцев А.Л. Язык радиопосланий другим цивилизациям (доклад на конференции "Джордано Бруно и современность", Москва, ГАИШ, февраль 2000, // Вестник SETI, 2002. N 2/19. C. 73-82.
8. Зайцев А.Л. Одномерное радиопослание "незрячим" абонентам. // Информационный бюллетень SETI, 2001, N 17, C. 2-10.
9. Зайцев А.Л. Радиовещание для Внеземных Цивилизаций //Информационный бюллетень SETI, 1999. N 15. С. 31-47.

ПРИЛОЖЕНИЯ.

1. Техническое задание на проведение сеансов радиопередачи Первого детского послания внеземным цивилизациям (Проект "Здравствуй, Галактика!").

"УТВЕРЖДАЮ"                            "СОГЛАСОВАНО"
Руководитель                            Технический 
Проекта                                 руководитель 
                                        Проекта
                        
 Б.Г.Пшеничнер                          C.П.Игнатов
 "27" июня 2001 г                       "27" июня 2001 г

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 
на проведение сеансов радиопередачи 
Первого детского послания внеземным цивилизациям 
(Проект "Здравствуй, Галактика!")
 

1. Постановка задачи.

   Настоящее Послание является первым радиопосланием внеземным цивилизациям от детей Земли. Оно разработано и принято по решению Международной встречи "Дети Европы XXI века" и Московской открытой конференции "Космический патруль".

   В разработке Проекта приняли участие дети из многих городов России и стран СНГ с использованием сети Интернет. Головной организацией по разработке Проекта является Московский городской Дворец детского и юношеского творчества.

   Проект поддержан Российским авиационно-космическим агентством и Национальным космическим агентством Украины, Российской академией космонавтики им. К.Э.Циолковского (РАКЦ), Научно-культурным центром SETI РАКЦ, Научным Советом по астрономии РАН, Государственным астрономическим институтом им П.К.Штернберга (ГАИШ), Институтом радиотехники и электроники (ИРЭ) РАН, Российским НИИ космического приборостроения (РНИИКП), Институтом прикладной астрономии (ИПА) РАН, Харьковским институтом радиоастрономии. РНИИКП заключил соответствующий договор с Украинским центром управления и испытания космических систем в Евпатории.

   Проект реализуется при финансовой и организационной поддержке комитетов Правительства Москвы: Московского комитета образования, Комитета общественных и межрегиональных связей, Комитета по делам семьи и молодежи и АОЗТ "Космос-Земля".

   Проект предусматривает посылку музыкального сигнала, рисунка-эмблемы, текстовой части на русском и английском языках.

   В качестве адресатов выбраны солнцеподобные звёзды в радиусе 100 световых лет от Солнца, отвечающие соответствующим критериям. Для приёма Послания всеми заинтересованными организациями и лицами предусматривается отправка тестирующего сигнала в сторону одного из искусственных космических объектов, с тем чтобы можно было принять отражённый сигнал и использовать его для восстановления Послания.

2. Содержание Послания.
   Послание включает следующие фрагменты (части):
   • текст, содержащий приветствие и краткий рассказ детей о нашей цивилизации (приложение 1);
   • словарь понятий-образов (приложение 2);
   • рисунок-эмблему, содержащий научную и культурологическую информацию о Вселенной, Земле и человечестве (приложение 3);
   • фрагменты музыкальных произведений, исполненные на электромузыкальном инструменте терменвокс (список произведений см. приложение 4).
3. Структура Послания.

   По структуре сигнал Послания состоит из следующих частей (см. приложение 5):

   • зондирующий сигнал с доплеровской поправкой на частоту излучения;
   • аналоговая информация (терменвокс-концерт);
   • цифровая информация (рисунок-эмблема, текст Послания и словарь).
4. Адресаты Послания.

   Список звёзд-адресатов указан в приложении 6. Искусственный космический объект для тестирующего сигнала выбирается РНИИКП.

5. Технические требования к системам передачи.
   1. Передача осуществляется с помощью 70-метровой антенны РТ-70 и передатчика сантиметрового диапазона планетного локатора Национального Центра управления и испытания космических систем Украины
   2. Диапазон волн - 6 см.
   3. Мощность передатчика до 150 кВт.
   4. Точность углового сопровождения не хуже 10 угловых секунд. Длительность непрерывной работы в одном сеансе не менее 2.5 час. Всего предлагается провести 5-7 сеансов, включая передачу тестирующего сигнала.
   5. Стабильность частоты не хуже чем 10^-12. Структура Послания (объём информации каждой части, длительность и скорость передачи) в соответствии с разделом 3.
   6. Для передачи цифрового сигнала используются троичная частотная манипуляция: "0"=(несущая - девиация частоты), 1=(несущая + девиация частоты), "пауза"= несущая. В числовом массиве символам "0", "1" и "пауза" соответствуют числа 0, 1, 2.
   7. Представление данных. Аналоговый сигнал представляется либо на аудиокассете бытового магнитофона (одна дорожка), либо с выхода электромузыкального инструмента терменвокс в реальном времени. Выходные данные прибора (центральная частота, амплитуда, нагрузка) РНИИКП получает в Терменвоксцентре. Цифровые данные представляются на стандартной трёхдюймовой дискете (копия на компакт-диске) в формате бинарного файла Message.txt, содержащего ASCI-символы '0', '1', '2' (в соответствии с разделом 5 пункт 6 настоящего документа), без символов 'Конец строки' и 'Перевод каретки', размером 648220 байта.

Приложения.

1. Текст Послания на русском и английском языках.
2. Словарь понятий-образов.
3. Рисунок-эмблема.
4. Список музыкальных произведений.
5. Структура Послания.
6. Список звёзд-адресатов.

Научный руководитель Проекта:
доктор физико-математических

наук А.Л.Зайцев

Главный научный консультант:
действительный член РАКЦ

Л.М.Гиндилис

Координатор Проекта:
педагог дополнительного образования

И.А.Феодулова

Научный консультант:

Л.Н.Филиппова

Консультант-программист:

Е.В.Казаков

Консультант-психолог:

С.П.Яценко

2. Содержание музыкальной части в различных сеансах передачи (выписка из журнала эксперимента).

Первое Детское Радиопослание Внеземным Цивилизациям
Teen-Age Message

Аппаратный журнал
Logbook

Евпатория - 2001

Сеанс N 01

Дата 29 августа 2001 г.

Адресат - звезда HD 197076 (с. Дельфин)

Вид излучения: Старт, UT+3 Стоп, UT+3
1) Зондирующий сигнал. 21:00:00 21:10:00
2) Аналоговая информация: 21:10:00 21:27:17

Терменвокс-концерт: