Por que os futuros astronautas podem ter dificuldade em voltar para casa de estrelas e galáxias distantes

Os futuros astronautas que viajam para estrelas e galáxias distantes a velocidades próximas da da luz não serão capazes de receber comunicações da Terra até que a sua nave chegue ao seu destino, exceto pouco depois do lançamento, de acordo com os resultados de um estudo científico recentemente publicado.

Quando se trata de comunicações próximas à velocidade da luz, as leis da física parecem estar contra nós. Certamente, o intervalo de tempo entre o envio de uma mensagem e o seu recebimento na Terra é quase imperceptível. No entanto, com distâncias maiores surgem problemas maiores. Por exemplo, um satélite em órbita de Marte poderia levar de 5 a 20 minutos para receber uma mensagem da NASA e mais de 22,5 horas para chegar à sonda Voyager 1, que atualmente está percorrendo o meio interestelar a uma distância de mais de 15 minutos. bilhões de milhas. da Terra.

De acordo com as conclusões de um artigo de pesquisa recente publicado na plataforma de compartilhamento de pesquisas arXivA questão da comunicação de longo alcance torna-se mais complicada quando a nave espacial com a qual você está tentando conversar está viajando perto da velocidade da luz. Por enquanto, viajar perto da velocidade da luz continua a fazer parte do domínio da ficção científica. No entanto, só porque a tecnologia parece impossível atualmente, não significa que ela não será inventada um dia, especialmente quando se leva em conta a taxa de avanço tecnológico da nossa espécie.

Afinal, apenas 66 anos separaram a invenção do voo motorizado em 1903 e os primeiros passos da humanidade na Lua em 1969. Quem pode dizer o que seremos capazes de alcançar dentro de alguns séculos? Para se prepararem para tal eventualidade, os autores do estudo arXiv procuraram examinar as dificuldades de comunicação que as naves espaciais que viajam a velocidades próximas da da luz poderiam enfrentar.

O estudo considerou dois cenários de missão diferentes, nos quais a espaçonave enviava mensagens enquanto viajava do ponto de lançamento até um local de pouso remoto. O primeiro cenário explora o destino solitário de uma nave espacial que experimenta uma aceleração constante e interminável, enquanto a segunda missão, mais realista, envolve uma nave espacial acelerando durante a primeira metade do seu voo, antes de abrandar em preparação para a aterragem.

Em ambos os casos, as comunicações enviadas de e para a espaçonave são codificadas em fótons (partículas de luz), que viajam constantemente à velocidade da luz (670.616.629 milhas por hora) enquanto estão no vácuo vazio do espaço, de acordo com a teoria especial de Einstein. relatividade. .

Este limite de velocidade cósmica – combinado com outros efeitos relativísticos – criaria problemas profundos para naves espaciais próximas da velocidade da luz quando tentassem manter contacto com a civilização que deixaram para trás. Segundo cálculos dos pesquisadores, a espaçonave está testemunhando O acelerômetro será capaz de receber mensagens durante os estágios iniciais da missão, com a latência do sinal aumentando até que a tripulação finalmente atinja o ponto do “horizonte de eventos”. A espaçonave seria então incapaz de detectar fótons enviados do local de lançamento, deixando-a isolada à medida que avança no vácuo do espaço.

O segundo perfil de missão, mais realista, revelou-se mais complexo. Neste cenário, a nave espacial que partia seria capaz de receber comunicações do seu local de lançamento durante um período relativamente curto, antes de também sofrer um apagão de comunicações, após o qual a nave não interceptaria mais nenhuma mensagem da origem. Até chegar ao seu destino.

Ao mesmo tempo, a nave poderá enviar transmissões unidirecionais para o local de lançamento e receber mensagens de seu destino final ao longo da missão. No entanto, as mensagens enviadas pela espaçonave ao destino só serão recebidas pouco antes da chegada da própria nave.

A natureza relativa da passagem do tempo acrescentaria outra camada de complexidade às viagens interestelares. Experimentos mostraram que o tempo avança de maneira diferente dependendo de onde você está no universo e do que está fazendo.

Por exemplo, relógios colocados perto de corpos celestes muito massivos, ou numa nave espacial viajando a uma velocidade próxima da velocidade da luz, parecem funcionar mais lentamente quando comparados com um relógio mantido por um observador externo observando a partir de uma posição relativamente fixa no vácuo do espaço. . . Este é um efeito conhecido como dilatação do tempo, que é persistente, mas quase imperceptível diariamente na Terra.

No entanto, numa nave espacial que se desloca a uma fração da velocidade da luz, a dilatação do tempo — combinada com outros efeitos — pode distorcer as comunicações recebidas, tornando-as esticadas ou comprimidas dependendo de quem estava a enviar ou a receber as mensagens. Também faria com que os astronautas passassem menos tempo a bordo de uma nave espacial próxima da velocidade da luz do que as pessoas que trabalham num posto avançado planetário.

As questões mencionadas no artigo tornariam uma missão robótica autónoma preferível a uma missão com uma tripulação humana, que sem dúvida sentiria profundamente os efeitos do isolamento da civilização que deixaram para trás durante os longos períodos de apagão.

Durante os períodos relativamente curtos em que a comunicação com o domicílio é possível, os longos tempos de espera entre as mensagens tornariam as comunicações bidirecionais difíceis, para dizer o mínimo. Em vez disso, os autores sugerem que as missões poderiam contar com comunicações unilaterais.

Anthony é um contribuidor freelance que cobre notícias de ciência e videogames para o IGN. Ele tem mais de oito anos de experiência cobrindo desenvolvimentos inovadores em vários campos científicos e não tem tempo para enganar você. Siga-o no Twitter @BeardConGamer