Cкорость света становится преградой для связи с межзвездными экспедициями

Исследователи представили результаты исследования, которые раскрывают одну из самых сложных проблем космических путешествий – связь с кораблями, двигающимися со скоростью, близкой к скорости света. В своей работе исследователи из США, в числе которым которых Дэвид Мессершмитт, Иэн Моррисон, Томас Мозджен и Филип Любин, исследуют, какие трудности могут возникнуть при общении с такими аппаратами, отправленными к далеким звездам. Статья доступна на сервере препринтов arXiv и еще ожидает рецензирования.

Фото из открытых источников

Представьте себе космический корабль, который постоянно разгоняется, создавая ускорение, равное земному притяжению (1g). Такой аппарат теоретически мог бы достичь невероятных скоростей, близких к скорости света. Однако, несмотря на всю мощь такой машины, ее команда столкнется с серьезными проблемами коммуникации.

Как показывают расчеты ученых, чем быстрее корабль приближается к скорости света, тем сильнее увеличивается разрыв между ним и сигналами, посылаемыми с Земли. Из-за конечной скорости света сообщения начинают отставать от аппарата, словно волны, пытающиеся догнать быстроходный катер. Через определенное время сигналы просто перестают достигать корабля, оставляя его без связи с родной планетой.

Этот феномен усугубляется эффектом замедления времени, также называемым релятивистским замедлением. Для экипажа на борту времени течет медленнее, чем для наблюдателей на Земле. Например, для космонавта путешествие к центру нашей Галактики займет всего около 20 лет, тогда как на Земле пройдет почти 26 тысяч лет! А вот до края видимой Вселенной путешественники доберутся за 45 лет, хотя расстояние составляет десятки миллиардов световых лет.

Даже если корабль решит вернуться обратно, ситуация не улучшится. Во втором сценарии, рассмотренном учеными, корабль сначала ускоряет свое движение, а потом начинает тормозить. При этом связь с Землей нарушается точно так же, как и при постоянном разгоне. Сообщения начнут поступать лишь ближе к концу путешествия, когда корабль замедлится достаточно сильно, чтобы их поймать. До этого момента вся информация останется недоступной.

Но это еще не всё. Сигналы, передаваемые с корабля, будут подвержены эффекту Доплера, аналогичному изменению звука сирены автомобиля, который то приближается, то удаляется. Это означает, что антенны на Земле должны уметь ловить изменяющуюся частоту сигналов. К тому же, свет от движущихся объектов собирается в узкий конус, направленный вперед, что усложняет передачу информации.

Авторы исследования подчеркивают, что такие космические экспедиции неизбежно станут полностью автономными миссиями.

«Экипажам придется отказаться от мысли о поддержании оперативного взаимодействия с Землей на протяжении большей части полета», — говорится в статье.

Эта перспектива ставит под сомнение возможность создания долгосрочных связей между людьми на Земле и в далеком космосе.

В общем, даже если человечество однажды создаст сверхбыстрые космические аппараты, способные путешествовать к другим звездам, их команды будут вынуждены справляться с неизведанными трудностями, оставаясь отрезанными от дома.