Эффективный способ межзвездной связи?

Да, нет, радио — самое быстрое средство дальней связи, а для межзвездной радиопередачи потребуются массивные антенны и тарелки или другие типы передатчиков и приемников. Посмотрите на массивы радиотелескопов по всей планете, используемые для поиска внеземных сигналов, и вы получите представление о масштабах.

Большинство авторов научной фантастики, насколько мне известно, полностью избегают этой сложной детали. Я полагаю, предполагается, что если люди колонизировали далекие планеты, то связь не должна быть проблемой. Но вы правы, что это так. Люди могли бы в конечном итоге колонизировать галактику, даже с современными технологиями движения (учитывая несколько миллионов лет). Но связь не будет двигаться быстрее скорости света... если только вы не взмахнете руками.

Урсула ЛеГуин, как известно, изобрела вымышленное устройство под названием «ансибл», которое позволяло межпланетным послам общаться с правительствами их родных миров в режиме реального времени, мгновенно, без задержек в общении, несмотря на ошеломляющие расстояния между планетами.

В своей невероятной трилогии «Воспоминания о прошлом Земли» китайский писатель-фантаст Лю Цисинь описывает инопланетные технологии, которые используют нейтрино или гравитационные волны для быстрой связи на большие расстояния. Они также включали массивные массивы для обнаружения этих почти необнаружимых сил. Однако я не могу вспомнить его объяснение, почему они лучше радио. Может дальность больше? Радиоволны быстро ослабевают с расстоянием. Скорость всегда ограничена скоростью света, и я помню, что все еще была какая-то задержка. Что еще более важно, это звучало круто, и это была изобретательная идея. Лю также описывает использование Солнца в качестве своего рода радиопередатчика, потому что в его рассказе наземные антенны не были достаточно мощными, чтобы передавать межзвездное сообщение даже ближайшим звездам.

Такой сюжетный прием можно использовать самым неожиданным образом, учитывая огромные временные промежутки между сообщениями. Возможно, вы придумаете свое. Все зависит от того, насколько вы хотите изменить законы физики и насколько вы хотите объяснить или опустить детали. Есть искусство не объяснять вещи. Иногда лучше дать читателям задаться вопросом.

Неа.

Как мы понимаем в физике, скорость света является жестким ограничением скорости передачи информации (она же скорость причинности). Это делает световые волны (включая радио) самым быстрым из известных нам способов связи.

Во многих научно-фантастических произведениях квантовая запутанность используется для передачи информации быстрее скорости света из-за распространенного непонимания того, как действуют квантово-запутанные частицы, но на самом деле две запутанные частицы не могут передавать между собой никакой информации. Другой вариант — придумать другое поле/измерение/частицу, которых в действительности не существует, и использовать их (например, подпространство в «Звездном пути»).

С небольшим handwavium телепатия в реальном времени на звездных расстояниях может показаться правдоподобной. (Немало людей верят в телепатию вообще без всякого ручного удара.)

См. роман Роберта Хайнлайна «Время для звезды ». Здесь воспроизведена задняя обложка издания Ballentine Books 1978 года:

Вам нужен порошок сочувствия (может быть)

Из статьи в Википедии:

Порошок также применялся для решения проблемы долготы в предложении анонимной брошюры 1687 года, озаглавленной «Любопытные расследования». В брошюре предполагалось, что раненую собаку можно посадить на борт корабля, а брошенную бинтом животное оставить в доверительном управлении хронометриста на берегу, который затем в заранее определенное время макнет бинт в порошок и заставит существо визжать, таким образом давая капитану корабля точное знание времени. 2

По общему признанию, это спекулятивное приложение, поскольку я не уверен, что порошок сочувствия на самом деле является сверхсветовым. Конечно, для решения этого вопроса и, возможно, применения исторической медицины к проблеме межзвездной связи потребуются более обширные исследования. Это действительно удача, что это то, для чего, по-видимому, государственные субсидии.

Лай собаки может быть закодирован в кодировке Морзе или аналогичной кодировке, чтобы обеспечить связь общего назначения. Битрейт будет очень медленным, но это намного лучше, чем ждать 5 лет скорости света.

Возможно, в этом ответе я вышел за рамки «несколько реалистичного».

Возможно, статья о связи FTL будет больше соответствовать исходному вопросу. Если это так, рассмотрите второй вариант. Варп-двигатель в форме Двигателя Алькубьерра считался, по крайней мере, отдаленно правдоподобным (в том смысле, что он не может быть устранен математически), предполагалось, что это заранее построенная конструкция (транспортная труба), которая охватит большое расстояние. , поддерживающее варп-поле.

Если такая структура маловероятна, безусловно, подобная структура может быть построена с целью связи вместо материалов / пассажирских перевозок. В худшем случае через трубку Алькубьерре могут быть отправлены крошечные шарики, содержащие желаемое сообщение.

Трубка сообщений почти наверняка будет проще, чем трубка, созданная для сыпучих материалов.

Основная проблема с отправкой межзвездных сообщений заключается в том, что с пройденным расстоянием их мощность постепенно снижается из-за постепенного рассеяния (дифракции). Представьте, что вы бросили камень в тихую гладь озера: от исходного камня во все стороны пошли круги, но чем дальше они расходятся, тем менее заметными становятся. То же самое происходит и с радиоволнами: если посчитать приблизительно, то удвоенное расстояние от источника связи уменьшит мощность радиоволн в четыре раза. Как видите, обнаружение таких радиоволн на расстоянии нескольких сотен световых лет от Земли будет сложной задачей для космических цивилизаций.

В своей статье 2011 года «Межзвездная радиосвязь, улучшенная за счет использования Солнца в качестве гравитационной линзы» (Межзвездная радиосвязь, улучшенная за счет использования Солнца в качестве гравитационной линзы) в журнале Acta Astronautica Клаудио Макконе приводит расчеты традиционного радиоканала между Солнечной система и альфа Центавра А.

Они разочаровывают: при передаче 40-ваттного сигнала с Земли с помощью гигантской 70-метровой антенны системы NASA DSN (Deep Space Network), имеющей коэффициент усиления 84 дБ (то есть усиление мощности сигнала в основном направлении более чем в 100 миллионов раз), на частоте 32 ГГц (Ка-диапазон, это то, что использует зонд «Кассини») и скорости передачи 32 кбит/с (такой, как у европейского космического зонда «Розетта») и приеме с помощью 12-метровая антенна (с коэффициентом усиления 69 дБ, то есть чуть менее 10 млн раз) космического зонда в системе Альфа Центавра И частота появления ошибочных битов (коэффициент ошибок по битам) равна 0,49. Это означает, что теряется почти 50% передаваемой информации, что делает указанный канал связи практически бесполезным.

Для решения этой проблемы, по словам Макконе, зонд миссии FOCAL (Fast Outgoing Cyclopean Astronomical Lens), оснащенный радиопередатчиком и 12-метровой антенной, должен быть расположен на «оптической оси» объектива (прямая линия, соединяющая приемник и передатчик) в любом месте дальше ближайшего фокуса — 550 а.е. от Солнца. Лучше пойти дальше, потому что в этом случае радиосигнал вокруг Солнца будет меньше подвержен влиянию помех от солнечной короны.

В канал передачи, использующий передающую антенну, расположенную в точке фокуса, добавляется еще один компонент — Солнце как гравитационная линза. Коэффициент усиления этого объектива для того же Ка диапазона составляет 70 дБ (10 млн крат). Это может кардинально изменить ситуацию, особенно если учесть, что гравитационной линзой является не только Солнце, но и любая другая звезда, в частности альфа Центавра А. Однако, поскольку ее масса и диаметр отличаются от солнечных, ее ближайший фокус расположен 750 а.е. от звезды.

По расчетам Макконе, используя два космических аппарата FOCAL с 12-метровыми антеннами в соответствующих фокусах Солнца и альфы Центавра А, можно добиться совершенного успеха: усиливая две звезды, можно свести частоту ошибочных битов практически к нулю при мощностью 0,1 мВт (да, 0,1 милливатт!).

Приведенные выше данные верны для канала связи со скоростью 32 кбит/с, но этот канал по современным меркам более чем скромен. Макконе не останавливается на достигнутом и в своей новой статье «Галактический интернет стал возможен благодаря звездному гравитационному линзированию» (galactic Internet madeмес возможно благодаря звездному гравитационному линзированию, Acta Astronautica, 2013) приводит расчеты возможной скорости широкополосных межзвездных каналов связи.

Результаты впечатляют: например, при неограниченной полосе частот (и мощности менее 1 мВт) скорость передачи информации по радиомосту между Солнцем и альфой Центавра А (4,367 световых лет) составляет 210 Гбит/с, а между Солнцем и Сириусом А (8,611 световых лет) — 100 Гбит/с. Возможна связь и на более дальние расстояния: например, между Солнцем и солнцеподобной звездой в центре нашей Галактики (находящейся на расстоянии 30 тысяч световых лет) скорость передачи данных будет хоть и небольшой, но приемлемой 5,4 кбит/с (правда, при мощности 1 кВт). Это, конечно, теоретические данные, на практике все будет не так радужно, но все же практически возможно.

Откажитесь от радиосвязи в пользу лазеров!

Лазеры намного лучше в дальней связи благодаря закону обратных квадратов. Там, где ваша обычная радиопередача будет терять свою мощность по мере прохождения сигналов, лазер в этом отношении намного лучше.

Лазерная банка имеет еще одно преимущество. Благодаря своей более высокой частоте, чем радиоволны, он может нести гораздо больше энергии, поэтому может использоваться в качестве источника энергии или вместо солнечного ветра для солнечных парусов.

Биркерландские течения соединяют почти все во Вселенной. Они являются потенциальной средой для высокоэнергетических коммуникаций. Возможно, какая-то квантовая запутанность между двумя солнечными системами связана с токами Биркерланда.