نظرًا للمسافات والسرعات المذهلة المطلوبة، سيكون السفر بين النجوم أمرًا صعبًا للغاية، إن لم يكن مستحيلًا، على البشرية تحقيقه. لكن بحثًا جديدًا يسلط الضوء على تحدي آخر: انقطاع الاتصالات.
ثاني أقرب نظام نجمي لنظامنا الشمسي، ألفا قنطورس، على بعد أكثر من 4 سنوات ضوئية، لذا، باستثناء أي ثورة تكنولوجية من الخيال العلمي في القرون القليلة القادمة، إذا أردنا الانتشار بين النجوم، فسيتعين علينا القيام بذلك بطريقة “بطيئة”.
هذا يعني أننا سنحتاج إلى نوع من طريقة الدفع التي يمكن أن تجعلنا قريبين من، ولكن لا نتجاوز، سرعة الضوء. ولكن حتى لو أردنا تحقيق هذا الهدف الطموح، فإن وسيلة النقل المستقبلية هذه ستطرح جميع أنواع تحديات الاتصال، كما يوضح العلماء في ورقة بحثية تم تحميلها مؤخرًا إلى قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv.
المشكلة الأولى هي أن الضوء نفسه لا يمكنه السفر إلا بسرعة محدودة. وفي حين أن هذا لا يعيق بشدة الاتصال بالقرب من الأرض، إلا أنه يتعين على المهندسين بالفعل التعامل مع هذا التحدي عند التواصل مع المجسات المرسلة عبر النظام الشمسي. على سبيل المثال، تستغرق الرسائل دقائق للوصول إلى المريخ وساعات للوصول إلى الكواكب الخارجية. حتى بالنسبة للاتصالات لمسافات أطول – مثل السيناريو المتخيل لمركبة فضائية يتم إرسالها إلى نظام نجمي على بعد عدة سنوات ضوئية – فإن ذلك يعني أن أي رسالة ستستغرق سنوات للوصول إلى المركبة.
متعلق ب: هل السفر بين النجوم ممكن حقا؟
لكن هذه ليست العقبة الوحيدة. النسبية الخاصة يعلمنا أن الساعات غير متزامنة عبر الكون. سيواجه المسافرون على متن المركبة الفضائية تمددًا زمنيًا، وفي أي وقت سيحدث ذلك تتدفق ببطء أكثر مما سيكون عليه الحال بالنسبة للناس على الأرض. وهذا التأثير قابل للقياس بالفعل؛ على سبيل المثال، يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند مزامنة الإشارات الصادرة عن الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
لكن في السيناريو الذي نتخيله، يتحرك المسافرون لدينا بسرعة تقترب من سرعة الضوء قدر الإمكان. وهذا أمر ضروري للغاية للانتشار في galaxy. وبسبب تمدد الزمن، لن يختبر المسافرون سنوات وعقود السفر؛ بالنسبة لهم، اعتمادًا على مدى سرعة تحركهم، قد تمر أسابيع أو أشهر فقط.
سيؤدي هذا التمدد الزمني إلى ظهور مشكلات خطيرة تتعلق بتنسيق الرسائل، الأمر الذي يتطلب قدرًا كبيرًا من الرياضيات. على الرغم من كونه مزعجًا، إلا أن ذلك لن يكون الجزء الأصعب منه واقع بين النجوم يسافر. وبدلاً من ذلك، فإن المركبة الفضائية التي تسافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء ستعاني من فترات انقطاع شديدة في الاتصالات.
في ورقتهم البحثية، قام الباحثون بالتحقيق في سيناريوهين افتراضيين للسفر بين النجوم. في البداية، سيستمر المسافرون في تسريع مركباتهم الفضائية بتسارع ثابت مقداره 1 جرام، وهو نفس التسارع الذي توفره الأرض بشكل طبيعي. جاذبية. وهذا من شأنه أن يرسل مركبتهم الفضائية إلى سرعة أقرب إلى سرعة الضوء.
ومن الغريب أن هذا النوع من التسارع المستمر من شأنه أن يقدم أفق الحدث. فلو أرسل أهل الأرض رسالة إلى المركبة الفضائية، لقتصرت تلك الرسالة على سرعة الضوء. وسوف تنطلق للأمام نحو سفينة الفضاء، ولكن في هذه الأثناء، ستتحرك السفينة أيضًا بعيدًا عن الإشارة. إذا تم إرسال الرسالة في وقت قريب بما فيه الكفاية، فإنها ستصل في النهاية إلى السفينة بعد تأخير زمني كبير. ولكن إذا انتظروا طويلاً، فلن تصل الرسالة أبداً؛ ستكون المركبة الفضائية دائمًا متقدمة بخطوة على الرسالة، ومن وجهة نظرهم، ستختفي الإشارات القادمة من الأرض في النهاية.
ويطرح السيناريو الثاني تحديات مختلفة. نظر الباحثون في حالة إرسال مركبة فضائية إلى وجهة بعيدة. في البداية، ستتسارع المركبة الفضائية باستمرار، ولكن في منتصف رحلتها، ستدور حول نفسها وتتباطأ بحيث لا تطير بالقرب من هدفها. سيقدم هذا السيناريو مجموعته الخاصة من تحديات الاتصال.
أولاً، ستتوقف المركبة الفضائية عن تلقي الرسائل منها أرض بعد فترة معينة من الوقت. ستصل هذه الرسائل في النهاية إلى المركبة الفضائية، ولكن فقط بعد أن تصل إلى وجهتها وتتوقف عن الحركة.
ومن ناحية أخرى، ستكون المركبة الفضائية قادرة على إرسال إشارات إلى الأرض، وستصل تلك الإشارات دائمًا إلى أهدافها. كما أن الإشارات المرسلة من الوجهة (على سبيل المثال، مستعمرة تم إنشاؤها بالفعل على الكوكب البعيد) ستصل دائمًا إلى المركبة الفضائية أثناء إبحارها في هذا الاتجاه.
قصص ذات الصلة:
– السفر إلى الفضاء بين النجوم سيكون له تعقيدات لغوية لرواد الفضاء
—يتطلب السفر بين النجوم نهجًا طويل الأمد (والبشر غير صبورين جدًا)
– يفتح الباحثون مفاتيح تصميم شراع بين النجوم
لكن الإشارات المرسلة من المركبة الفضائية إلى الوجهة لن تصل إلا قبل وقت قصير من وصول المركبة نفسها إلى هناك، وفي ذلك الوقت تتراكم جميع الرسائل المرسلة على بعضها البعض، معلنة وصول المركبة.
تعني هذه الحقائق أن الاتصال بالمركبات الفضائية ذات السرعة القريبة من الضوء سيكون أمرًا صعبًا للغاية. يجب أن تعمل جميع المركبات بين النجوم بشكل مستقل، لأنه بعد فترة زمنية معينة، سيتم قطعها عن الأرض. إذا ظهرت مشكلة، فسيكون بمقدورهم إخبار الناس على الأرض عنها، لكنهم لن يتمكنوا من سماع الرد.
كما أن المستعمرات البعيدة لن تعرف عن إطلاق مركبة فضائية في اتجاهها إلا قبل وقت قصير من وصول المركبة إلى هناك.
ومهما حدث، فإن السفر بين النجوم سيكون رحلة وحيدة.