Пульсації в просторі-часі: вчені розповіли про незвичайний спосіб космічного зв'язку

Коли астрономи вперше виявили гравітаційні хвилі у 2015 році, це дало змогу по-новому подивитися на Всесвіт. До цього астрономія залежала від спостережень світла у всіх його довжинах хвиль. Ми також використовуємо світло для спілкування, в основному радіохвилі. Чи можемо ми використовувати гравітаційні хвилі для спілкування? Цю ідею розглянули вчені в новому дослідженні, опублікованому на сервері препринтів arXiv, пише ScienceAlert .

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Гравітаційні хвилі

За словами вчених, виявлення гравітаційних хвиль дало змогу по-новому вивчити Всесвіт і окремі екстремальні астрофізичні явища. З іншого боку, ці хвилі можуть стати новим типом космічного зв'язку. Нагадуємо, що гравітаційні хвилі виникають унаслідок зіткнення чорних дір і нейтронних зірок, але вважається, що вони також виникають і внаслідок інших екстремальних явищ у космосі. Ці хвилі являють собою пульсації в тканині простору-часу.

Традиційний електромагнітний зв'язок має певні недоліки. Сигнали слабшають із відстанню, атмосферні ефекти можуть заважати радіозв'язку, розсіювати та спотворювати його. Космічна погода також може заважати зв'язку в космосі.

Гравітаційно-хвильовий зв'язок

Ці проблеми, як вважають автори дослідження, може вирішити гравітаційно-хвильовий зв'язок. Він надійний в екстремальних умовах і втрачає мінімальну кількість енергії на надзвичайно великих відстанях. Він також долає проблеми, які заважають роботі електромагнітного зв'язку. Цей зв'язок може забезпечити передачу інформації на величезні відстані.

Для розвитку цієї технології необхідно створити штучні гравітаційні хвилі в лабораторії. Але створення штучних гравітаційних хвиль є однією з великих проблем на сьогоднішній день.

Очевидно, що немає способу відтворити в лабораторії таку подію, як зіткнення чорних дір. Але спроби вже були. Одна з перших спроб включала обертові маси. Однак швидкість обертання, необхідна для створення гравітаційних хвиль, була неможлива, почасти тому, що матеріали були недостатньо міцними. Інші спроби включали п'єзоелектричні кристали, надтекучі рідини, пучки частинок і навіть потужні лазери. Проблема з цими спробами в тому, що, хоча фізики розуміють теорію, що лежить в їхній основі, у них поки немає потрібних матеріалів. Ще одна проблема полягає в тому, що такі гравітаційні хвилі дуже складно виявити, навіть якщо вони можуть бути створені, через малі маси, які брали участь у їх створенні. Тому необхідні більш просунуті технології, кажуть учені.

Проблеми нового способу зв'язку в космосі

Хоча гравітаційні хвилі уникають деяких проблем, з якими стикаються електромагнітні зв'язки, все ж у них є свої проблеми. Оскільки гравітаційні хвилі можуть переміщатися на великі відстані, вони стикаються з проблемами загасання, фазових спотворень і зрушень поляризації через взаємодію зі щільною матерією, космічними структурами, магнітними полями і міжзоряною матерією. Це може не тільки погіршити якість сигналу, а й ускладнити його розшифровку.

Вчені кажуть, що для того, щоб використовувати гравітаційні хвилі для зв'язку, також потрібно з'ясувати, як їх модулювати. Модуляція сигналу має вирішальне значення для зв'язку.

У глибокому космосі зв'язок за допомогою електромагнітних хвиль обмежений величезними відстанями і перешкодами від космічних явищ. Тому гравітаційно-хвильовий зв'язок, здається, може бути хорошим рішенням цих проблем. Він дасть змогу підтримувати постійну хорошу якість сигналу, що має найважливіше значення для місій за межі Сонячної системи, кажуть учені.

Як уже писав Фокус, астрономи вперше виявили те, що об'єднує молоді зірки і величезні чорні діри. Дослідники вперше отримали надійний доказ існування спільного механізму, який пояснює процеси в абсолютно різних астрономічних об'єктах.

Також Фокус писав про те, що астронавт NASA Суніта Вільмс встановила новий рекорд загальної тривалості перебування у відкритому космосі серед жінок, які літали на орбіту.