"... необходимо конкретное проектирование для уточнения предельных энергетических, пространственных, транспортных и других основных характеристик цивилизации." [1]

Хотя вероятность столкновения с Землей астероидов или кометных ядер (здесь: метеороидов) в нашу эпоху представляется незначительной, однако неопределённость во времени и неотвратимость - пока - такого события с возможными роковыми последствиями для технологической цивилизации вносит некоторый дискомфорт в психологическое состояние общества и стимулирует поиск возможностей полного исключения метеороидной опасности. [2]

Ожидаемые границы спектра потенциально опасных метеороидов:

Вариант	1	2
Метеороид	железный	ядро кометы
	астероидик	Хейла-Боппа
Размер, м	30	8*104
Масса, т	105	2*1014
Энергия столкновения, Мт ТНТ	10	1011$
Последствия	Баллистическая УВ, кратер 1 км	Катаклизмы в биосфере
При оптическом альбедо 0,1
дальность целевого обнаружения, км	30 млн.	6 млрд.
минимальное подлётное время, с	4*105	6*108 (20лет)
Тогда квазистационарное корректирующее усилие, гарантирующее бесстолкновительную (с Землей) траекторию метеороида при Ткорр=Тподл, т:	10	103

Время доставки корректирующих устройств (например, ядерных снарядов) из околоземной области к метероиду должно быть существенно меньше $Т_{\hbox{подл}}$ и требует начальной скорости снарядов 200 ... 300 км/с, где $Т_{\hbox{подл}}$ есть время от обнаружения метеороида до его подлёта к Земле. Однако есть опасение, что при таких относительных скоростях ядерное взрывное устройство редко сможет пройти неповреждённым в расчётную точку взрыва сквозь облако осколков метеороида, образованное предыдущими взрывами. Более надёжным представляется кинетическое оружие, в данном случае - самонаводящиеся снаряды с зарядами картечи, рассеиваемой непосредственно перед столкновением. Реактивная сила осколков метеороида, образующихся при воздействии картечин (и обломков снаряда) на его поверхность и создаёт корректирующую силу.

На основании экспериментов по воздействию высокоскоростных тел (ударников) на конструкционные материалы (мишени) можно принять:

Энергия разрушения мишени, дж/кг 10⁵
Средняя скорость осколков, м/с 300
Тогда импульс отдачи, Н/Вт 3*10^-3

Пока не просматривается реальных технических предпосылок для создания ракетных средств доставки с требуемыми скоростями, но представляется возможным использовать для разгона снарядов давление СВЧ-излучения, сфокусированного на его радиопарусе, изготовленном из алюминированной микронной стеклоплёнки (рис.1).

При скорости снаряда 300 км/с теоретический КПД СВЧ-ускорения - 0,1% и при относительной массе заряда 0.6 требуемая мощность СВЧ-излучателя - 5*10¹² Вт.

Примем технические условия и ограничения:

Рабочая длина волны, см 1.35
Удельная масса паруса, кг/м² 3*10^-3
Плотность СВЧ-мощности на парусе, Вт/см² 400
Плотность излучаемой СВЧ-мощности, Вт/м² 300
Тогда характеристики СВЧ-ускорителя:
Диаметр излучателя, км 150
Дифракционная расходимость луча, рад 10^-7
Диаметр паруса, км 1.26
Дистанция разгона снаряда, млн.км 12.6
Ускорение снаряда, м/с² 3.0
Масса паруса/снаряда, т 3.8/7.3
Конечная скорость, км/с 275
Время разгона, с 9.2*10⁴
Кинетическая энергия снаряда, дж 2.8*10¹⁴
Кинетическая мощность, Вт 3*10⁹

При удельной массе излучателя 3 кг/м² и допустимом времени прицеливания в полусфере не более суток такая кинетическая мощность близка к предельно возможной для моноблочного излучателя по его моменту инерции и располагаемой энергетике. Использование более коротких (миллиметровых и субмиллиметровых) волн заметно ужесточает требования к точности геометрии излучателя, но, похоже, позволяет своевременно деструктировать или отклонять непосредственно излучением даже металлические астероиды.

Представляется логичным располагать излучатели (солнечного и антисолнечного секторов) противоастероидной системы (ПАС) в области Лагранжа L₁ системы "звезда-планета", а их питание осуществлять по СВЧ-тракту от переведённых туда же с околопланетной орбиты отработавших гарантийный срок космических солнечных электростанций (СЭС), поскольку долгоживущая технологическая цивилизация неизбежно должна освоить такой "вечный" и безотходный источник энергии, как излучение своего солнца.

Поскольку в качестве противометеороидного оружия излучатели будут использоваться весьма редко (исключая эпохи "высыпания" метеороидов), а своевременное и надёжное оптическое обнаружение слабых (менее 25$m$) объектов на фоне зодиакального света и мириадов звёзд Галактики представляется делом почти безнадёжным, то можно считать целесообразным использование излучателей, в основном, в составе радиолокационной системы обнаружения и измерения траекторий метеороидов. Оценим возможности такой системы при сферическом радиолокационном поле:

Функциональная подсистема	А	В
Цель	Вар.1	Вар.2
Минимальная ЭПР цели, m2	30	2*108
Время облучения цели (Тобл), с	$ 10-6	10-4
При периоде обхода сферы, с	105 (сутки)	3*107 (год)
раскрыв сканирующего луча, стер	10-10	3*10-11
яркость (при Р=4*1012 Вт), Вт/стер	3*1022	1023
Если для многолучевого панорамного (0,03...0,05 стер) приёмника эхо-сигнала:
эффективная площадь антенны, м2	106
шумовая температура, oК	7
при рубеже обнаружения	км 30 млн.	6 млрд.
отношение сигнал/шум	1000	1300

Более детальные оценки показывают, что энергетический потенциал подсистемы В вполне достаточен для своевременного и надёжного обнаружения с последующей эффективной коррекцией траекторий даже крупных околопараболических метеороидов класса Харона.

Отметим, что для таких крупных метеороидов подлётное время от рубежа радиолокационного обнаружения до орбиты Земли составит около 600 лет, поэтому поисковый обзор подсистемой В на полной мощности можно проводить с интервалом 30...50 лет. Поскольку потенциал обнаружения подсистемы А также несколько избыточен, ПАС практически постоянно располагает резервом мощности, необходимым для коррекции метеороидных траекторий и других целей. Не исключено, что для обнаружения используются "маломощные" излучатели, а корректирующий излучатель находится в резерве. Рассмотрим, однако, возможность обнаружения подсистемы В, постоянно работающей на полной мощности, если:

Диаметр приемной антенны, м 40
Эффективная площадь, м² 500
Шумовая температура, ^oК 70

Тогда дальность обнаружения при с/ш=8, примерно равно 8*10²⁰ м или 26 кпс, т.е. практически вся Галактика. Если считать, что единственная ВЦ с ПАС находится где-то в плоскости Галактики в области с видимым угловым размером 0.1 стер, то при диаграмме приёмник-антенна 10^-7 стер и времени поиска Т_п=10 лет потребуется примерно 10⁵ спектральных приёмников, размещённых на десятках тысяч широкоугольных 40-м антеннах, что сейчас представляется технически возможным, но экономически нереальным.

Гораздо проще осуществить поиск подсистемы А у ближайших звёзд. Для Т_п=10 лет и времени наблюдения каждой звезды одни сутки радиус полусферы поиска - 80 пс при плотности звёзд-кандидатов 3*10^-3 пс^-3, а плотность потока - порядка 10^-14...10^-16 Вт/м² при полосе одного канала П_к=1/Т_обл=1МГц и перехват радиоимпульса на верхнем пределе потока доступен, повидимому, даже любителям SETI. Поиск по частоте был бы существенно проще, если ВЦ с ПАС использовала бы, например, частоту линии воды (22,2 ГГц), близкую к оптимальной для ПАС и имеющую некоторые шансы даже на случайное обнаружение другой технологической цивилизацией, занимающейся радиоастрономией. Кроме того, в полосе поглощения атмосферной воды не очень много техногенных импульсных помех. Не исключено также, что радиолокационное поле создается непосредственно излучателями СЭС на частоте, соответствующей минимальным энергетическим и экологическим потерям в водно-кислородной атмосфере и ионосфере ВЦ-планеты, т.е. в диапазоне 2,5...5 ГГц [3], а коррекция траекторий производится другими (ракетными?) средствами. Тогда вероятность перехвата зондирующего луча растет на два-три порядка, но это древо сюжетов не будет обсуждаться здесь более подробно, как и вариант массовой рассылки ВЦ с ПАС межзвёздных зондов с миллисветовыми скоростями. Если же долгоживущим гуманоидным цивилизациям свойственно коммуникативное состояние, то при неопределённости взаимного расположения наилучшей тактикой для установления даже одностороннего контакта будет прослушивание и/или облучение тех областей неба, где присутствие "братьев по разуму" представляется наиболее вероятным - ближайших звёзд подходящего класса, звёздных скоплений или областей коротации спиральных галактик - "галактических поясов жизни". Можно ожидать, что для любой ВЦ земного типа, освоившей экологически безопасную "солнечно-космическую" энергетику, подача обнаружимых позывных путем сканирования монохроматическим пучком СВЧ-энергии непосредственно от СЭС областей неба с потенциальным абонентом не представит проблем, поскольку остаточная мощность СЭС-"пенсионеров" составит десятки процентов от текущего энергопотребления ВЦ и может быть оценена в 5...50 ТВт. Допустим для определённости, что излучаемая в позывные мощность - 5 ТВт, угол раскрыва пучка - 10^-8 стер (не очень сильно зависит от массы и периода вращения ВЦ-планеты; например, для системы СЭС Марса - 2*10^-8), скважность подачи позывных - 0.3 и излучаемая частота - 2.5...5 ГГц. Можно показать, что время поиска позывного от одной ВЦ при П=1/$Т_{обл}$ и диаграмме антенны, не превышающей минимального размера ометаемой области

где К - скважность подачи позывных (приём полагаем непрерывным)
N - число однолучевых приёмных антенн (диаметром D)
P - мощность передатчика, Вт
L - длина волны, м
R - расстояние между абонентами, м
X,Y - угловые размеры облучаемой и обозреваемой областей, стер
Тш - шумовая температура приёмного тракта при данной L, ^oK
A - требуемое отношение сигнал/шум с учетом КИП антенны и эффективности анализирующей части приёмника.

Видно, что оптимальная по Т_п длина волны позывных соответствует минимуму Т_ш/L², но для плоскости Галактики предпочтительнее вторая гармоника линии НI [4]. Основная гармоника НI (21 см) неоптимальна для позывных из-за поглощения в межзвёздном водороде, его шумового фона и, главное, непригодности для передачи энергии из космоса на ВЦ-планету по ионосферным эффектам. Тогда, если одна удалённая внутригалактическая ВЦ облучает плоскость Галактики в телесном угле 0.1 стер, рассчитывая на минимально допустимую из условия L/D=H/R (Н - толщина звёздного диска) апертуру приёмной антенны и соответствующую ей чувствительность приёмника, то при желательной минимальной антенной температуре сигнала Т_а=10000К минимально необходимое время облучения приёмника Т_обл=3 сек (П_к=1/3 Гц). Тогда примерно раз в три года через нас будет проходить один позывной (или, например, десяток позывных при Т_а=1000К и Т_обл=0.3 сек) и при Т_п=10лет для их перехвата потребуется "ёжик" из диаграмм пятнадцати-двадцати 2-м антенн с узкополосными (П_к=0.3...3 Гц) спектроанализаторами, что кажется вполне реализуемым, например, проектом "Аргус" любительской "Лиги SETI" (ИБ НКЦ SETI N14). Однако наиболее перспективным представляется поиск позывных из галактики Андромеды (М31). В этом варианте минимальный диаметр приёмной антенны с диаграммой, вписывающейся в толщину звёздного диска М31 (около 1 кпс), составит примерно 70 м при L=10.5 см, а при Т_а=10000К Т_обл=5 сек. Тогда время обхода позывными коротационной области нашей Галактики (R_кор=8.5...11.5 кпс) - трое-четверо суток, а время полного обзора нами области коротации М31 (R_кор=15...20кпс) 64-м антенной (Медвежьи Озера) - девять - двенадцать месяцев. Можно надеяться, что соотношение (1) и все использованные для последних оценок значения астрономических и радиотехнических параметров давно известны передающим ВЦ. Можно также предположить, согласно принципам КОНВЕРГЕНЦИИ Н.Т.Петровича, что с целью упрощения поиска по частоте отправитель позывных из М31 приводит несущую частоту к собственному галактическому центру, гелиоцентрическая лучевая скорость которого нам неплохо известна, и остается лишь корректировать частотой гетеродина периодические движения Земли. Спектроанализатор с полосой 400 кГц (что соответствует взаимной ошибке в 10 км/с при F=2.84 ГГц) уже успешно использовался в экспериментах МЕТА. Для внутригалактического же варианта описанный способ частотной конвергенции представляется малоприемлемым, но нетрудно представить возможность коррекции частоты отправителем относительно неподвижной плоскости, нормальной лучу и проходящей, например, через центр Галактики. Однако прогресс в цифровых спектроанализаторах скоро может сделать эти соображения не очень актуальными. Можно предположить, что позывные и информационные посылки для варианта М31 являются совмещенными, т.е. К=1. Тогда время полного обзора М31 - три-шесть месяцев и предельный информационный поток - порядка 10 кбит/год с учётом частотной манипуляции несущей, фазовой (позиционной) манипуляции огибающей радиоимпульса и уширения сигнала за счёт угловой скорости сканирующей передающей антенны. Для внутригалактического варианта наиболее приемлемыми представляются разнесённые по времени (и в пространстве) позывные и информационные посылки, поскольку здесь чувствительность приёмника нетрудно увеличить на два-три порядка, используя крупную антенну. Нетрудно подсчитать, что для варианта М31 требуемая мощность непрерывно работающего изотропного излучателя с идеальной компенсацией собственного короткопериодического движения и П=0.01гц (дисперсия флуктуаций частоты монохроматического сигнала в солнечном ветре на эклиптической широте М31 [5]) при сопоставимом Т_п составит около 10¹⁹ вт, а для внутригалактического при такой же приёмной антенне - почти 10¹⁷ вт, что далеко превосходит ожидаемые энергетические возможности (или, точнее, разумные энергетические потребности) ВЦ земного типа. Отсюда очевидно, что принцип морского навигационного маяка - сканирование узкими световыми лучами области возможного местонахождения судов с целью своей идентификации и локализации - практически применим и энергетически выгоден для установления дальней межзвёздной связи. Тогда тактика поиска позывных ВЦ должна состоять (в отличие от существующей практики длительного сканирования обширных областей неба или непродолжительных наблюдений отобранных по ряду критериев звёзд крупными остронаправленными антеннами) в целевом и настойчивом наблюдении выбранных особых областей неба оптимизированными по Т_п антеннами, выделении кратковременных и редких узкополосных сигналов, труднообъяснимых естественными процессами, и контрольных наблюдений "подозрительных" участков с целью выявления закономерностей подобных событий.

Выводы:

1. Для исключения катастрофических метеоридных инцидентов технологическая цивилизация должна располагать целевым комплексом астроинженерных сооружений, включая энергетические с маневренной пиковой мощностью 5-10 миллиардов киловатт.
2. Заметная часть этой мощности используется для создания постоянного радиолокационного поля вокруг планеты, которое невозможно замаскировать, хотя и непросто обнаружить на галактических расстояниях.
3. Долгоживущая ВЦ земного типа имеет возможность без ущерба для своей безопасности и энергетики выделять 5...50 ТВт СВЧ-мощности для регулярной подачи узкополосных квазиимпульсных позывных и может быть обнаружена в разумные сроки доступными нам средствами в нашей и ближайших галактиках.

Литература.

1. Троицкий В.С., "Почему не обнаружены сигналы ВЦ","Земля и Вселенная", N1,1981
2. Микиша А.М.,Смирнов М.А., "Земные катастрофы, вызванные падением небесных тел","Вестник РАН", т.69.,N4, 1999
3. Ванке В.А. и др., "Космические энергосистемы", М.,1990
4. Шкловский И.С., "Вселенная, жизнь, разум", М., 1980
5. Яковлев О.И., "Космическая радиофизика", М., 1998