Interstellare Astronauten werden aufgrund der Zeitdilatation jahrelange Kommunikationsverzögerungen erleben
Angesichts der unglaublichen Entfernungen und Geschwindigkeiten, die erforderlich sind, wäre eine interstellare Reise für die Menschheit äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich. Doch neue Forschungsergebnisse verdeutlichen eine weitere Herausforderung: Kommunikationsausfälle.
Das unserem Sonnensystem zweitnächste Sternensystem, Alpha Centauriist mehr als 4 Lichtjahre entfernt. Wenn wir uns also zwischen den Sternen ausbreiten wollen, müssen wir dies „langsam“ tun, sofern es in den nächsten Jahrhunderten nicht zu einer technologischen Science-Fiction-Revolution kommt.
Das bedeutet, dass wir eine Zahlungsmethode benötigen, mit der wir dem Ziel nahe kommen, aber nicht darüber hinaus. Die Lichtgeschwindigkeit. Aber selbst wenn wir dieses ehrgeizige Ziel erreichen würden, würde dieses zukünftige Transportmittel alle möglichen Kommunikationsherausforderungen mit sich bringen, erklären Wissenschaftler in einem kürzlich in einer Preprint-Datenbank hochgeladenen Artikel. arXiv.
Das erste Problem besteht darin, dass sich Licht selbst nur mit einer begrenzten Geschwindigkeit fortbewegen kann. Während dies die erdnahe Kommunikation nicht wesentlich behindert, müssen sich Ingenieure dieser Herausforderung stellen, wenn sie mit Sonden kommunizieren, die durch das Sonnensystem geschickt werden. Beispielsweise dauert es Minuten, bis Nachrichten den Mars erreichen, und Stunden, bis sie die äußeren Planeten erreichen. Selbst für die Kommunikation über größere Entfernungen – wie zum Beispiel das vorgestellte Szenario, in dem ein Raumschiff zu einem mehrere Lichtjahre entfernten Sternensystem geschickt wird – bedeutet das, dass es Jahre dauern würde, bis jede Nachricht das Raumschiff erreicht.
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Doch das ist nicht das einzige Hindernis. Spezielle Relativität Es lehrt uns, dass die Uhren im gesamten Universum nicht synchronisiert sind. Reisende an Bord des Raumschiffs werden eine Zeitdilatation erleben, und das wird jederzeit passieren Es fließt langsamer Wie es für die Menschen auf der Erde wäre. Diese Auswirkungen sind bereits messbar; Dies muss beispielsweise bei der Synchronisierung von Signalen von GPS-Satelliten berücksichtigt werden.
Aber in unserem Szenario bewegen sich unsere Reisenden mit möglichst naher Lichtgeschwindigkeit. Dies ist für die Verbreitung unbedingt erforderlich Galaxis. Aufgrund der Zeitdilatation werden Reisende keine jahrelangen oder jahrzehntelangen Reisen erleben; Bei ihnen kann es, je nachdem, wie schnell sie sich bewegen, nur Wochen oder Monate dauern.
Diese Zeitdehnung führt zu ernsthaften Problemen bei der Nachrichtenformatierung, die viel Mathematik erfordert. Auch wenn es nervig ist, wird das nicht der schwierigste Teil sein Interstellar Reisen. Stattdessen würde es bei Raumfahrzeugen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen, zu schweren Kommunikationsausfällen kommen.
In ihrer Arbeit untersuchten die Forscher zwei hypothetische Szenarien für interstellare Reisen. Zunächst werden die Reisenden ihr Raumschiff mit einer konstanten Beschleunigung von 1 g weiter beschleunigen, der gleichen Beschleunigung, die die Erde natürlicherweise liefert. Schwere. Dies würde ihre Raumsonde auf eine Geschwindigkeit bringen, die näher an der Lichtgeschwindigkeit liegt.
Es ist seltsam, dass diese Art von konstanter Beschleunigung sorgen würde Ereignishorizont. Wenn die Menschen auf der Erde eine Nachricht an die Raumsonde senden würden, wäre diese Nachricht auf die Lichtgeschwindigkeit beschränkt. Es schießt vorwärts auf das Raumschiff zu, aber in der Zwischenzeit entfernt sich auch das Schiff vom Signal. Wenn die Nachricht früh genug gesendet wird, erreicht sie das Schiff schließlich mit erheblicher Zeitverzögerung. Aber wenn sie zu lange warten, wird die Nachricht nie ankommen; Das Raumschiff wäre der Botschaft immer einen Schritt voraus und aus ihrer Sicht würden die Signale von der Erde irgendwann verschwinden.
Das zweite Szenario bringt andere Herausforderungen mit sich. Die Forscher untersuchten den Fall, ein Raumschiff zu einem entfernten Ziel zu schicken. Zunächst wird das Raumschiff konstant beschleunigen, doch in der Mitte seines Fluges dreht es sich um und wird langsamer, so dass es nicht mehr in die Nähe seines Ziels fliegt. Dieses Szenario wird seine eigenen Kommunikationsherausforderungen mit sich bringen.
Erstens wird das Raumschiff keine Nachrichten mehr von ihm empfangen Land Nach einer gewissen Zeit. Diese Nachrichten werden schließlich das Raumschiff erreichen, jedoch erst, nachdem es sein Ziel erreicht hat und sich nicht mehr bewegt.
Andererseits können Raumschiffe Signale zur Erde senden, und diese Signale werden immer ihre Ziele erreichen. Außerdem erreichen vom Ziel (z. B. einer bereits auf dem fernen Planeten bereits gegründeten Kolonie) gesendete Signale immer das Raumschiff, wenn es in diese Richtung segelt.
Die von der Raumsonde an den Zielort gesendeten Signale treffen jedoch erst kurz vor der Ankunft der Raumsonde selbst ein. Zu diesem Zeitpunkt häufen sich alle gesendeten Nachrichten und kündigen die Ankunft der Raumsonde an.
Diese Tatsachen bedeuten, dass der Kontakt mit Raumfahrzeugen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit sehr schwierig sein wird. Alle interstellaren Fahrzeuge müssen unabhängig voneinander funktionieren, da sie nach einer gewissen Zeit von der Erde abgeschnitten werden. Wenn ein Problem auftritt, können sie die Menschen vor Ort darüber informieren, aber keine Antwort erhalten.
Außerdem wussten entfernte Kolonien erst kurz vor ihrer Ankunft, dass ein Raumschiff in ihre Richtung gestartet wurde.
Egal was passiert, interstellare Reisen werden eine einsame Reise sein.
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