星际飞船旅行失去联系的孤独之旅普及解读

星际飞船旅行失去联系的孤独之旅普及解读

首页休闲益智加速飞船更新时间:2024-05-11

沟通至关重要。这一点地球上适用,太空里也同样如此。但在太空中,你需要理解一个生命关键的事实。光速是有限的,且星际之间的距离相当可观;星际之间的距离更是天文数字。一项新的分析预见了与一艘接近光速的飞船进行交流会是什么感觉,尽管这项分析尚未经过同行评议。而这其中的结论可谓是令人沮丧的。

研究人员大卫·梅瑟希特(David Messerschmitt)、伊恩·莫里森(Ian Morrison)、托马斯·莫兹登(Thomas Mozdzen)和菲利普·鲁宾(Philip Lubin)设想了两种飞船以接近光速运行的场景。目前这种飞船(还)并不存在,但物理学并没有否认这种可能性。这是一种永远不会停止推力并且以1g的加速度移动的飞船,这个加速度与我们站在地球上所受的重力相同。

第一种场景看到一艘宇宙飞船维持这种加速度远离地球。起初,虽然受限于光速的有限性,通信仍能正常进行,但随着时间的推移,地球发来的信息就无法再抵达宇宙飞船了。随着飞船不断接近光速,飞船总会领先消息一步,因此宇宙飞船将不再与地球保持联系。这表明一旦飞船在接近光速的同时,它将与地球失去联系。

但飞船上也发生另一个奇特的效应。一个接近光速移动的物体会经历时间膨胀,其时钟会变慢。因此对于飞船上的人来说,以1g的加速度加速的宇宙飞船只需要20年就可以到达银河系的中心(距地球26,000光年)。到达可见宇宙的边缘(距离几百亿光年)只需要45年。

第二种场景看到宇宙飞船加速1g一段时间,然后在接近目的地时减速1g。地球发来的通信受到影响的方式与第一种情况相同,直到减速阶段,所有消息才会赶上飞船。而目的地可以与宇宙飞船进行通信,但随着飞船越来越接近,这些信息会积累起来。航天飞机走近时不会收到一整套消息,这些消息都提前宣布它们的到来,而它们离得很近时才会出现。

在论文中作者写道:“星际飞船及其船员必须接受高度自治的操作,并放弃维持任务始发地或目的地的操作和社会互动的概念,除了在发射后或着陆前的短暂时间。”

这项工作涉及了一些经典和相对论效应,但还有更多没有被考虑进来会影响通信。一艘移动飞船的信号会经历多普勒效应,就像一辆救护车的警报器的音频会随着它接近或远离你而改变一样。因此你需要能够检测光的天线,因为光的频率会随时间改变。还有相对论的异常现象:移动物体的光呈锥形向运动方向汇聚。

所以,如果我们有一天建造出宇宙飞船,其机组人员在一段时间后将得独自面对。

描述这项研究的论文尚未经过同行评议,可在arXiv上查看。

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