سال‌ها انتظار برای دریافت یک پیام از زمین

براساس مقاله‌ای که به تازگی به صورت پیش‌چاپ منتشر شده است فضانوردان سفرهای بین‌ستاره‌ای به دلیل اتساع زمان با تاخیرهای ارتباطی طولانی مدت مواجه خواهند شد و در سفر خود تنها خواهند ماند.

کد خبر: ۶۷۰۸۵۹

تاریخ: ۱۵ آذر ۱۴۰۲ - ۱۳:۱۷

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از اسپیس، قوانین فیزیک باعث می‌شوند که ارتباط با فضاپیماهایی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند، بسیار چالش برانگیز باشد.

با توجه به مسافت‌ها و سرعت‌های حیرت‌انگیز مورد نیاز برای انجام سفرهای بین ستاره‌ای، انجام چنین کاری برای بشریت بسیار دشوار و حتی غیرممکن خواهد بود. اما تحقیقات جدید چالش دیگری را نشان می‌دهد و آن قطع ارتباط است.

نزدیک‌ترین منظومه ستاره‌ای بعدی به منظومه ستاره‌ای ما، آلفا قنطورس بوده که بیش از چهار سال نوری از ما فاصله دارد، بنابراین اگر بخواهیم در بین ستارگان پخش شویم باید این کار را به روشی «آهسته» انجام دهیم.

این بدان معناست که ما به نوعی نیروی محرکه نیاز داریم که بتواند ما را به سرعت نور نزدیک کند، اما از آن تجاوز نکند. دانشمندان در مقاله‌ای که به تازگی در پایگاه داده پیش‌چاپ arXiv قرار گرفته، توضیح می‌دهند که حتی اگر ما به این هدف بلندپروازانه دست یابیم، این شیوه حمل‌ونقل آینده‌نگرانه انواع چالش‌های ارتباطی را به همراه خواهد داشت.

اولین مشکل این است که خود نور نیز تنها می‌تواند با سرعت محدودی حرکت کند. در حالی که این موضوع در برقراری ارتباط از فاصله نزدیک به زمین اختلالی ایجاد نمی‌کند اما مهندسان هنگام برقراری ارتباط با کاوشگرهای ارسال شده در سراسر منظومه شمسی باید با این چالش مقابله کنند. برای مثال، در حال حاضر چند دقیقه طول می‌کشد تا پیام‌های ما به مریخ برسد و ساعت‌ها طول می‌کشد تا به سیارات بیرونی برسد. اما برای برقراری ارتباطات در فواصل دورتر مانند ارتباط با فضاپیمایی که به یک منظومه ستاره‌ای با فاصله چندین سال نوری از ما ارسال شده باید چندسال منتظر بمانیم. اما این تنها مانع در این کار نیست.

نسبیت خاص به ما می‌آموزد که ساعت‌ها در سراسر جهان هماهنگ نیستند. مسافران این فضاپیما اتساع زمان را تجربه می‌کنند، که در آن زمان برای آن‌ها کندتر از زمان برای مردم روی زمین جریان می‌یابد. این اثر در حال حاضر قابل اندازه‌گیری است. برای مثال، برای همگام‌سازی سیگنال‌های ماهواره‌های GPS باید در نظر گرفته شود.

اما در سناریوی فرضی ما مسافران تا حد امکان به سرعت نور نزدیک شده‌اند. به دلیل اتساع زمان، مسافران سالها و دهه‌های سفر را تجربه نمی‌کنند. برای آنها، بسته به سرعت حرکت‌شان، ممکن است فقط هفته‌ها یا ماه‌ها گذشته باشد.

این اتساع زمان مشکلاتی جدی برای هماهنگ کردن پیام‌ها ایجاد می‌کند که به مقدار قابل توجهی ریاضیات نیاز دارد. اما این سخت‌ترین بخش سفر بین ستاره‌ای نیست. در عوض، فضاپیماهایی که با سرعت نزدیک به نور حرکت می‌کنند، دچار دوره‌های خاموشی شدید ارتباطی می‌شوند.

محققان در مقاله خود دو سناریوی فرضی سفر بین ستاره‌ای را بررسی کردند.

در مرحله اول، مسافران با یک شتاب ثابت به مسیر خود ادامه می‌دهند. همان شتابی که به طور طبیعی توسط گرانش زمین فراهم می‌شود. این امر فضاپیمای آنها را به سرعت نور نزدیک‌تر می‌کند.

این نوع شتاب ثابت یک افق رویداد را معرفی می‌کند. اگر مردم زمین پیامی به این فضاپیما بفرستند، آن پیام با سرعت نور محدود می‌شود.

پیام به سمت سفینه فضایی پیش می‌رود اما در این بین، فضاپیما نیز از سیگنال دور می‌شود. اگر پیام به اندازه کافی زود ارسال شود، در نهایت پس از یک تاخیر زمانی قابل توجه به فضاپیما می‌رسد. اما اگر بیش از حد منتظر بمانیم، پیام هرگز به دست مسافران نخواهد رسید. فضاپیما همیشه یک قدم جلوتر از پیام خواهد بود و از منظر آن‌ها، سیگنال‌های زمین در نهایت در تاریکی فرو می‌روند.

سناریوی دوم چالش‌های مختلفی را ارائه می‌دهد. محققان یک فضاپیما را بررسی کردند که به مقصدی دور فرستاده شده است. در ابتدا فضاپیما دائما شتاب می‌گیرد اما در میانه مسیر، سرعت خود را کاهش می‌دهد تا از کنار هدف خود رد نشود. این سناریو مجموعه‌ای از چالش‌های ارتباطی را معرفی می‌کند.

ابتدا، پس از مدت زمان معینی دریافت پیام از زمین متوقف می‌شود. این پیام‌ها در نهایت به فضاپیما می‌رسند، اما تنها پس از رسیدن آن به مقصد و توقف حرکت.

از سوی دیگر، فضاپیما می‌تواند سیگنال‌هایی را به زمین ارسال کند و این سیگنال‌ها همیشه به اهداف خود می‌رسند. همچنین، سیگنال‌های ارسال شده از مقصد همیشه در حالی که فضاپیما در آن جهت در حال حرکت است به آن می‌رسد.

اما سیگنال‌هایی که از فضاپیما به مقصد ارسال می‌شود تا زمانی که خود فضاپیما به مقصد برسد، به آن نمی‌رسند و در این زمان همه پیام‌های ارسال‌شده روی یکدیگر انباشته می‌شوند و ورود فضاپیما را اعلام می‌کنند.

این موارد به این معناست که ارتباط با فضاپیماهایی که نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند بسیار چالش برانگیز خواهد بود. همه وسایل نقلیه بین ستاره‌ای باید به طور مستقل عمل کنند، زیرا پس از مدت زمان مشخصی، ارتباط آنها با زمین قطع می‌شود. اگر مشکلی پیش بیاید، آنها می‌توانند در مورد آن به مردم روی زمین اطلاع بدهند، اما نمی‌توانند پاسخی دریافت کنند.

مهم نیست که چه سفر بین ستاره‌ای پیش گرفته‌اید در این سفر تنها خواهید بود.