Proč se budoucí astronauti mohou snažit zavolat domů ze vzdálených hvězd a galaxií

Proč se budoucí astronauti mohou snažit zavolat domů ze vzdálených hvězd a galaxií

Budoucí astronauti cestující ke vzdáleným hvězdám a galaxiím rychlostí blízkou světla nebudou moci přijímat komunikaci ze Země, dokud jejich loď nedorazí do cíle, s výjimkou krátce po startu, podle výsledků nově publikované vědecké studie.

Pokud jde o komunikaci blízkou rychlostí světla, zdá se, že fyzikální zákony jsou proti nám. Časová prodleva mezi odesláním zprávy a jejím přijetím na Zemi je jistě sotva postřehnutelná. S většími vzdálenostmi však přicházejí větší problémy. Například satelitu obíhajícímu Mars by mohlo trvat 5 až 20 minut, než přijme zprávu od NASA, a více než 22,5 hodiny, než se dostane k sondě Voyager 1, která si v současnosti razí cestu mezihvězdným prostředím ve vzdálenosti více než 15 minut. miliardy mil. ze Země.

Podle zjištění nedávného výzkumu zveřejněného na platformě pro sdílení výzkumu arXivProblém dálkové komunikace se stává komplikovanější, když vesmírná loď, se kterou se pokoušíte mluvit, cestuje rychlostí blízkou rychlosti světla. Cestování rychlostí blízkou rychlosti světla zatím zůstává součástí říše sci-fi. Avšak to, že se technologie v současnosti zdá nemožná, neznamená, že jednoho dne nebude vynalezena, zvláště když vezmete v úvahu rychlost technologického pokroku našeho druhu.

Koneckonců pouhých 66 let dělilo vynález poháněného letu v roce 1903 a první kroky lidstva na Měsíci v roce 1969. Kdo může říci, čeho budeme schopni dosáhnout za pár století? Aby se autoři studie arXiv připravili na takovou eventualitu, snažili se prozkoumat komunikační potíže, kterým by mohly čelit kosmické lodě cestující rychlostí blízkou světla.

Studie zvažovala dva různé scénáře mise, ve kterých kosmická loď posílala zprávy při cestě z místa startu na vzdálené místo přistání. První scénář zkoumá osamělý osud kosmické lodi prožívající neustálé, nikdy nekončící zrychlování, zatímco druhá, realističtější mise zahrnuje kosmickou loď zrychlující v první polovině svého letu, než zpomalí v přípravě na přistání.

READ  Vidět proudění elektřiny jako kapalina v podivných minerálech: ScienceAlert

V obou případech je komunikace odesílaná do a z kosmické lodi zakódována do fotonů (částic světla), které se neustále pohybují rychlostí světla (670 616 629 mil za hodinu), zatímco jsou v prázdném vesmírném vakuu, podle Einsteinovy ​​teorie speciálních relativita. .

Tento kosmický rychlostní limit – v kombinaci s dalšími relativistickými efekty – by vytvořil vážné problémy pro kosmické lodě blízké rychlosti světla, když se snažily udržet kontakt s civilizací, kterou za sebou zanechaly. Podle výpočtů výzkumníků je kosmická loď svědkem Akcelerometr bude schopen přijímat zprávy během raných fází mise, přičemž zpoždění signálu se bude zvyšovat, dokud posádka nakonec nedosáhne bodu „horizontu událostí“. Kosmická loď by pak nebyla schopna detekovat fotony vysílané z místa startu a nechala by ji izolovanou, když postupuje vakuem vesmíru.

Druhý, realističtější profil mise se ukázal jako složitější. V tomto scénáři by odlétající kosmická loď byla schopna přijímat komunikaci ze svého místa startu po relativně krátkou dobu, než by také zažila výpadek komunikace, po kterém by loď nezachytila ​​žádné další zprávy z místa původu. Dokud nedorazil do cíle.

Loď bude zároveň schopna posílat jednosměrné přenosy na místo startu a přijímat zprávy z místa určení po celou dobu mise. Zprávy zaslané kosmickou lodí do cíle však budou přijaty až krátce před příjezdem samotné lodi.

Relativní povaha plynutí času by přidala další vrstvu složitosti mezihvězdnému cestování. Experimenty ukázaly, že čas postupuje různě v závislosti na tom, kde se ve vesmíru nacházíte a co děláte.

Například hodiny umístěné v blízkosti velmi hmotných nebeských těles nebo na vesmírné lodi pohybující se rychlostí blízkou rychlosti světla se zdá, že tikají pomaleji ve srovnání s hodinami, které drží vnější pozorovatel sledující z relativně pevné pozice ve vakuu vesmíru. . . Jedná se o efekt známý jako dilatace času, který je trvalý, ale na Zemi sotva znatelný na denní bázi.

READ  Neandrtálská DNA může poskytnout vodítka o genetických rizicích pro mozkové poruchy a závislost

Avšak na kosmické lodi pohybující se zlomkem rychlosti světla může dilatace času – v kombinaci s dalšími efekty – narušit příchozí komunikaci, takže je natažená nebo komprimovaná v závislosti na tom, kdo zprávy posílal nebo přijímal. To by také způsobilo, že astronauti tráví méně času na palubě kosmické lodi blízké rychlosti světla než lidé pracující na planetární základně.

Kvůli problémům zmíněným v článku by byla autonomní robotická mise výhodnější než mise s lidskou posádkou, která by nepochybně silně pociťovala účinky izolace od civilizace, kterou za sebou zanechali během dlouhých období výpadku.

Pro relativně krátká období, kdy je komunikace s domovem možná, by dlouhé čekací doby mezi zprávami ztížily obousměrnou komunikaci přinejmenším. Místo toho autoři navrhují, že mise by se mohly spoléhat na jednosměrnou komunikaci.

Anthony je nezávislý přispěvatel, který pro IGN pokrývá novinky z oblasti vědy a videoher. Má více než osm let zkušeností s převratným vývojem v různých vědeckých oblastech a nemá absolutně žádný čas vás oklamat. Sledujte ho na Twitteru @BeardConGamer