Междузвездните астронавти ще се сблъскат с дългогодишно забавяне на комуникацията

Най-близката звездна система до нашата – Алфа Кентавър – е на повече от 4 светлинни години, така че ако изключим всяка научнофантастична технологична революция през следващите няколко века, ако искаме да се разпространим сред звездите, ще трябва да го направим по "бавния" начин.

ОЩЕ: Дива нова теория обяснява защо пътуването във времето е невъзможно

Това означава, че ще се нуждаем от някакъв метод на задвижване, който може да ни доближи до скоростта на светлината. Но дори и да постигнем тази амбициозна цел, този футуристичен начин на транспорт ще представи всякакви комуникационни предизвикателства, обясняват учените в статия, наскоро качена в базата данни за препринт arXiv.

Първият проблем е, че самата светлина може да се движи само с ограничена скорост. Въпреки че това не възпрепятства сериозно комуникацията близо до Земята, инженерите вече трябва да се справят с това предизвикателство, когато комуникират със сонди, изпратени през Слънчевата система. Например необходими са минути на съобщенията да стигнат до Марс и часове, за да достигнат външните планети. За комуникация на по-голямо разстояние – като въображаем сценарий на космически кораб, изпратен до някаква звездна система на много светлинни години – това би означавало, че на всяко съобщение ще са му необходими години, за да достигне до кораба.

Това обаче не е единственото препятствие. Специалната теория на относителността ни учи, че часовниците не са синхронизирани във Вселената. Пътуващите на борда на космическия кораб ще изпитат забавяне на времето, при което времето ще тече по-бавно, отколкото за хората на Земята. Този ефект вече е измерим; например трябва да се вземе предвид за синхронизиране на сигнали от GPS сателитите.

Но в нашия въображаем сценарий нашите пътници се движат възможно най-близо до скоростта на светлината. Това е абсолютно необходимо за движение в Галактиката. Поради забавянето на времето пътешествениците няма да преживеят годините и десетилетията на пътуване; за тях, в зависимост от това колко бързо се движат, може да минат само седмици или месеци.

Това забавяне на времето би довело до сериозни проблеми при координирането на съобщенията, което изисква значително количество математика. Макар и досадно, това не би било най-трудната част от междузвездното пътуване. Вместо това космическите кораби, пътуващи със скорост, близка до светлинната, биха претърпели тежки периоди на прекъсване на комуникацията.

В своята статия изследователите изследват два хипотетични сценария за междузвездно пътуване. В първия пътешествениците ще продължат да ускоряват своя космически кораб с постоянно ускорение от 1 g – същото ускорение, което се осигурява естествено от гравитацията на Земята. Това би изпратило техния космически кораб все по-близо до скоростта на светлината.

ОЩЕ: "Вояджър" и "Нови хоризонти". Къде са сега сега най-далечните космически кораби на земляните

Любопитно е, че този вид постоянно ускорение би въвело хоризонт на събитията. Ако хората на Земята изпратят съобщение до космическия кораб, това съобщение ще бъде ограничено до скоростта на светлината. То ще препуска напред към космическия кораб, но междувременно корабът също ще се отдалечава от сигнала. Ако съобщението е изпратено достатъчно скоро, то в крайна сметка ще стигне до кораба след значително забавяне. Но ако се чака твърде дълго, съобщението никога няма да пристигне; космическият кораб винаги ще бъде една крачка пред съобщението и от тяхна гледна точка сигналите от Земята в крайна сметка ще изчезнат.

Вторият сценарий предлага различни предизвикателства. Изследователите разгледали случая с космически кораб, изпратен до далечна дестинация. Първоначално космическият кораб непрекъснато ускорява, но по средата на пътуването си се обръща и забавя, така че да не лети покрай целта си. Този сценарий ще доведе до собствен набор от комуникационни предизвикателства.

Първо, космическият кораб ще спре да получава съобщения от Земята след определен период от време. Тези съобщения в крайна сметка ще стигнат до космическия кораб, но само след като той достигне местоназначението си и спре да се движи.

От друга страна, космическият кораб ще може да изпраща сигнали до Земята и тези сигнали винаги ще достигат целите си. Освен това сигналите, изпратени от дестинацията (да речем колония, която вече е създадена на далечна планета), винаги ще достигнат до космическия кораб, докато той пътува в тази посока.

Всичко това означава, че комуникацията с космически кораби с близка до светлинната скорост би била много предизвикателна. Всички междузвездни апарати трябва да работят независимо, защото след определен период от време ще бъдат откъснати от Земята. Ако възникне проблем, те ще могат да кажат на хората на Земята за него, но самите те няма да дочакат отговор.

Освен това отдалечените колонии няма да знаят за изстрелването на космически кораб в тяхната посока до малко преди корабът да пристигне там.

Без значение какво ще бъде, междузвездното пътуване би било самотно пътуване.