سال‌ها انتظار برای دریافت یک پیام از زمین

باتوجه به مسافت‌ها و سرعت‌های حیرت‌انگیز مورد نیاز برای انجام سفرهای بین‌ستاره‌ای، 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 بین‌ستارگان پخش شویم، باید این کار را به روشی «آهسته» انجام دهیم. این به آن معناست که ما به نوعی نیروی محرکه نیاز داریم که بتواند ما را به‌سرعت نور نزدیک کند اما از آن تجاوز نکند. دانشمندان در مقاله‌ای که به‌تازگی 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 شد، باید چندسال منتظر بمانیم. البته این تنها مانع در این کار نیست. نسبیت خاص به ما می‌آموزد که ساعت‌ها در سراسر جهان هماهنگ نیست. 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. به‌دلیل 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 قابل‌توجهی 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 می‌شود. 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 به‌طور طبیعی توسط گرانش زمین فراهم می‌شود. این امر فضاپیمای آنها را به‌سرعت 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 می‌رود. 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 می‌رسد 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 می‌رسد. همچنین سیگنال‌های ارسال شده از مقصد همیشه در حالی‌که فضاپیما در آن جهت در حال حرکت است به آن می‌رسد.