Οι διαστρικοί αστροναύτες θα αντιμετώπιζαν πολυετείς καθυστερήσεις στην επικοινωνία λόγω διαστολής του χρόνου

By | December 5, 2023

Λόγω των ιλιγγιωδών αποστάσεων και ταχυτήτων που απαιτούνται, το διαστρικό ταξίδι θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο, αν όχι αδύνατο, για την ανθρωπότητα να πραγματοποιήσει. Ωστόσο, νέα έρευνα υπογραμμίζει μια ακόμη πρόκληση: τις διακοπές λειτουργίας στις επικοινωνίες.

Το επόμενο πιο κοντινό σύστημα αστέρων στο δικό μας, Άλφα Κένταυροςαπέχει περισσότερο από 4 έτη φωτός μακριά, επομένως, αν θέλουμε να εξαπλωθούμε ανάμεσα στα αστέρια, θα πρέπει να το κάνουμε με «αργό» τρόπο, αν αποκλείσουμε τυχόν φανταχτερές τεχνολογικές επαναστάσεις επιστημονικής φαντασίας τους επόμενους αιώνες.

Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαζόμασταν κάποιο είδος μεθόδου πρόωσης που θα μπορούσε να μας φέρει πιο κοντά, αλλά όχι να το ξεπεράσουμε ταχύτητα του φωτός. Αλλά ακόμα κι αν πετύχαμε αυτόν τον φιλόδοξο στόχο, αυτός ο φουτουριστικός τρόπος μεταφοράς θα παρουσίαζε κάθε είδους επικοινωνιακές προκλήσεις, εξηγούν οι επιστήμονες σε ένα έγγραφο που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στη βάση δεδομένων προεκτύπωσης. arXiv.

Το πρώτο πρόβλημα είναι ότι το ίδιο το φως μπορεί να ταξιδέψει μόνο με πεπερασμένη ταχύτητα. Αν και αυτό δεν παρεμποδίζει σοβαρά την επικοινωνία κοντά στη Γη, οι μηχανικοί πρέπει ήδη να αντιμετωπίσουν αυτήν την πρόκληση όταν επικοινωνούν με ανιχνευτές που αποστέλλονται σε όλο το ηλιακό σύστημα. Για παράδειγμα, τα μηνύματα χρειάζονται λεπτά για να φτάσουν στον Άρη και ώρες για να φτάσουν στους εξωτερικούς πλανήτες. Για επικοινωνίες σε ακόμη μεγαλύτερες αποστάσεις – όπως ένα φανταστικό σενάριο ενός διαστημικού σκάφους που αποστέλλεται σε κάποιο αστρικό σύστημα πολλά έτη φωτός μακριά – αυτό θα σήμαινε ότι οποιοδήποτε μήνυμα θα χρειαζόταν χρόνια για να φτάσει στο πλοίο.

Σχετίζεται με: Είναι πραγματικά εφικτό το διαστρικό ταξίδι;

Αλλά αυτό δεν είναι το μόνο εμπόδιο. Ειδική σχετικότητα μας διδάσκει ότι τα ρολόγια δεν συγχρονίζονται σε όλο το σύμπαν. Οι ταξιδιώτες στο διαστημόπλοιο θα αντιμετώπιζαν διαστολή του χρόνου, στην οποία θα ήταν ο χρόνος ρέει πιο αργά από ό,τι θα ήταν για τους ανθρώπους στη Γη. Αυτό το αποτέλεσμα είναι ήδη μετρήσιμο. Για παράδειγμα, πρέπει να ληφθεί υπόψη ο συγχρονισμός σημάτων από δορυφόρους GPS.

Αλλά στο φανταστικό μας σενάριο, οι ταξιδιώτες μας κινούνται όσο το δυνατόν πιο κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Αυτό είναι απολύτως απαραίτητο για τη διάδοση μέσα Γαλαξίας. Λόγω της διαστολής του χρόνου, οι επιβάτες δεν θα βιώσουν χρόνια και δεκαετίες ταξιδιού. για αυτούς, ανάλογα με το πόσο γρήγορα κινούνταν, μπορούσαν να περάσουν μόνο εβδομάδες ή μήνες.

Αυτή η χρονική διαστολή θα δημιουργούσε σοβαρά προβλήματα στον συντονισμό των μηνυμάτων, κάτι που απαιτεί σημαντική ποσότητα μαθηματικών. Αν και ενοχλητικό, αυτό δεν θα ήταν το πιο δύσκολο κομμάτι διάστερος ταξίδι. Αντίθετα, τα διαστημόπλοια που ταξιδεύουν με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός θα υπέφεραν από σοβαρές περιόδους διακοπής της επικοινωνίας.

Στην εργασία τους, οι ερευνητές ερεύνησαν δύο υποθετικά σενάρια διαστρικών ταξιδιών. Στην πρώτη, οι ταξιδιώτες θα συνέχιζαν να επιταχύνουν το διαστημόπλοιό τους με σταθερή επιτάχυνση 1 g – την ίδια επιτάχυνση που παρέχει φυσικά η Γη. βαρύτητα. Αυτό θα έφερνε το διαστημόπλοιό σας όλο και πιο κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Είναι ενδιαφέρον ότι αυτός ο τύπος σταθερής επιτάχυνσης θα εισήγαγε α Ορίζοντας γεγονότων. Εάν οι άνθρωποι στη Γη έστελναν ένα μήνυμα στο διαστημόπλοιο, αυτό το μήνυμα θα περιοριζόταν στην ταχύτητα του φωτός. Θα κινούνταν προς το διαστημόπλοιο, αλλά στο μεταξύ, το διαστημόπλοιο θα απομακρυνόταν επίσης από το σήμα. Εάν το μήνυμα στάλθηκε αρκετά γρήγορα, θα έφτανε τελικά στο πλοίο μετά από σημαντική καθυστέρηση. Αλλά αν περίμεναν πολύ, το μήνυμα δεν θα ερχόταν ποτέ. το διαστημόπλοιο θα ήταν πάντα ένα βήμα μπροστά από το μήνυμα και, από την οπτική τους γωνία, τα σήματα από τη Γη θα εξαφανίζονταν τελικά.

Το δεύτερο σενάριο προσφέρει διαφορετικές προκλήσεις. Οι ερευνητές εξέτασαν την περίπτωση ενός διαστημικού σκάφους που στάλθηκε σε μακρινό προορισμό. Στην αρχή, το διαστημόπλοιο επιτάχυνε συνεχώς, αλλά στα μισά του ταξιδιού του περιστράφηκε και επιβράδυνε για να μην πετάξει ακριβώς κοντά στον στόχο του. Αυτό το σενάριο θα εισαγάγει το δικό του σύνολο επικοινωνιακών προκλήσεων.

Πρώτον, το διαστημόπλοιο θα σταματούσε να λαμβάνει μηνύματα από Γη μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα. Αυτά τα μηνύματα θα έφταναν τελικά στο διαστημόπλοιο, αλλά μόνο αφού έφτανε στον προορισμό του και σταματούσε να κινείται.

Από την άλλη πλευρά, το διαστημόπλοιο θα μπορούσε να στέλνει σήματα στη Γη και αυτά τα σήματα θα έφταναν πάντα στους στόχους τους. Επιπλέον, τα σήματα που αποστέλλονταν από τον προορισμό (ας πούμε, μια αποικία ήδη εγκατεστημένη σε έναν μακρινό πλανήτη) θα έφταναν πάντα στο διαστημόπλοιο καθώς έπλεε προς αυτή την κατεύθυνση.

Σχετικές ιστορίες:

—Το διαστρικό ταξίδι στο διάστημα θα έχει γλωσσικές επιπλοκές για τους αστροναύτες

—Το διαστρικό ταξίδι απαιτεί μακροπρόθεσμη προσέγγιση (και οι άνθρωποι είναι πολύ ανυπόμονοι)

— Οι ερευνητές ξεκλειδώνουν τα κλειδιά για το σχεδιασμό ενός διαστρικού πανιού

Αλλά τα σήματα που στέλνονταν από το διαστημόπλοιο στον προορισμό θα έφταναν μόνο λίγο πριν το ίδιο το διαστημόπλοιο φτάσει εκεί, οπότε όλα τα μηνύματα που αποστέλλονταν θα στοιβάζονταν το ένα πάνω στο άλλο, ανακοινώνοντας την άφιξη του διαστημικού σκάφους.

Αυτές οι πραγματικότητες σημαίνουν ότι η επικοινωνία με διαστημόπλοια κοντά στην ταχύτητα του φωτός θα ήταν πολύ δύσκολη. Όλα τα διαστρικά οχήματα πρέπει να λειτουργούν ανεξάρτητα, καθώς μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, θα απομονωθούν από τη Γη. Εάν προκύψει κάποιο πρόβλημα, θα μπορούν να πουν στους ανθρώπους στη Γη για αυτό, αλλά δεν θα μπορούν να ακούσουν απάντηση.

Επιπλέον, οι μακρινές αποικίες δεν θα γνώριζαν για ένα διαστημόπλοιο που εκτοξεύτηκε προς την κατεύθυνσή τους μέχρι λίγο πριν φτάσει το πλοίο εκεί.

Ό,τι κι αν γίνει, το διαστρικό ταξίδι θα ήταν ένα μοναχικό ταξίδι.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *