Ở đây trên Trái đất, chúng ta đã quen với việc kéo điện thoại thông minh ra và có thể nói chuyện, nhắn tin hoặc gửi và nhận ảnh và video từ hầu hết mọi nơi trên bề mặt hành tinh. Hơn nữa, chúng ta ngày càng phụ thuộc vào việc khai thác lượng thông tin khổng lồ, ngày càng tăng trên Internet để hướng dẫn chúng ta, cho dù chúng ta đang cố gắng thực hiện nghiên cứu khoa học hay tìm con đường nhanh nhất để đến một cuộc hẹn.
Nhưng loại truy cập tức thời và băng thông mà chúng ta quen thuộc vẫn chưa tồn tại trong không gian. Khoảng cách khổng lồ của không gian, đối với một, tạo ra thời gian trễ rất lớn cho liên lạc điện tử và các tín hiệu phải truyền từ bề mặt hành tinh khác trở lại Trái đất thông qua một thước đo bức xạ không gian làm suy giảm độ rõ ràng của chúng. Để làm cho nó khó hơn nữa, bản thân các hành tinh liên tục chuyển động và chúng có thể đi vào những vị trí mà khối lượng của chúng - hoặc của mặt trời - có thể chặn một tín hiệu .
If you imagine that you're an astronaut who's been sent to establish a colony on Mars, whose distance from Earth varies between 35 million and 140 million miles (56 and 226 million kilometers), those hindrances to communication could be a daunting problem [source : Space.com ]. Nếu bạn cố gắng nói chuyện hoặc gửi tin nhắn để điều khiển sứ mệnh trở lại Trái đất bằng công nghệ hiện tại, thì sẽ có thời gian trễ từ ba đến 21 phút. Điều đó có thể làm cho cuộc trò chuyện trở nên khá khó khăn. Và hãy tưởng tượng rằng bạn phát hiện ra điều gì đó thực sự đáng kinh ngạc và muốn cho họ xem. Bạn có thể truyền một bức ảnh tĩnh một cách tốn công sức, nhưng hãy quên việc phát trực tiếp hình ảnh video trực tiếp từ bề mặt sao Hỏa; NASA thừa nhận rằng điều đó là không thể với mức độ tiện ích mà chúng ta hiện có [nguồn: NASA]. Và ngay cả với bản nâng cấp gần đây, các robot rô bốt trên sao Hỏa cũng chỉ có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu chỉ khoảng 256 kilobit / giây [nguồn: Bridges ]. Điều đó sẽ rất nhanh trên Trái đất - tức là vào giữa những năm 1990 của Trái đất , khi mọi người vẫn đang sử dụng kết nối quay số. Chạy các ứng dụng đám mây hoặc xem qua các bản đồ sao Hỏa có độ phân giải cao của Google để tìm chỉ đường sẽ là điều không cần bàn cãi.
Những khó khăn sẽ trở nên đáng kinh ngạc nếu bạn mạo hiểm vượt qua Sao Diêm Vương và dám thử đến một hành tinh giống Trái đất trong một hệ mặt trời lân cận. Đó là lý do tại sao các nhà khoa học đã vắt óc suy nghĩ trong nhiều thập kỷ, cố gắng tìm ra cách để tiếp cận và chạm vào ai đó, như các quảng cáo của công ty điện thoại cũ đã từng đưa ra, trên phạm vi rộng lớn đáng kinh ngạc của vũ trụ. Dưới đây là 10 ý tưởng mà họ đã nghĩ ra trong nhiều năm.
- Tạo một mạng lưới vệ tinh truyền thông liên hành tinh
- Chuyển từ Tín hiệu vô tuyến sang Laser
- Vá các đầu dò và máy quay vào một mạng truyền thông liên hành tinh
- Internet hoạt động trong không gian
- Xây dựng vệ tinh và trạm chuyển tiếp cho các hành tinh khác
- Để lại một con đường mòn tiếp sức như bánh mì
- Thiết lập dãy ăng ten khổng lồ để nhận tin nhắn
- Sử dụng Mặt trời như một bộ tăng tín hiệu
- Tai điện tử siêu nhạy cho tín hiệu cực kỳ yếu từ không gian
- Điện thoại Neutrino nhanh hơn ánh sáng
10: Tạo một mạng lưới vệ tinh truyền thông liên hành tinh
Ý tưởng xây dựng một mạng lưới vệ tinh trải dài gần như toàn bộ chiều dài 3,7 tỷ dặm (6 tỷ km) của hệ mặt trời từ sao Thủy đến sao Diêm Vương nghe có vẻ hơi hoang mang. Tuy nhiên, vào năm 1945, khi nhà khoa học và nhà văn khoa học viễn tưởng người Anh Arthur C. Clarke viết một bài báo trên tạp chí hình dung về một mạng lưới liên lạc toàn cầu của các vệ tinh quỹ đạo , điều đó có lẽ cũng khá kỳ lạ. Tuy nhiên, ngày nay, chúng ta có các vệ tinh ở khắp nơi, giúp bạn có thể thực hiện cuộc gọi điện thoại hoặc gửi văn bản hoặc e-mail ở mọi nơi trên hành tinh [nguồn : Đại học Hàng không Hoa Kỳ ]. Và thực ra, những người có tầm nhìn xa đã mơ về một phiên bản liên hành tinh của mạng lưới liên lạc toàn cầu của Clarke ngay cả trước khi các vệ tinh viễn thông đầu tiên của Trái đất được bắn vào quỹ đạo.
Trở lại năm 1959, các nhà khoa học vũ trụ George E. Mueller và John E. Taber đã thuyết trình tại một hội nghị điện tử ở San Francisco, có tựa đề "Một hệ thống liên lạc giữa các hành tinh", mô tả cách thiết lập các đường truyền kỹ thuật số đường dài trong không gian, qua radio. sóng [nguồn: Mueller và Taber ]. Bốn mươi năm sau, hai nhà khoa học Stevan Davidovich và Joel Whittington đã phác thảo một hệ thống phức tạp, trong đó ba vệ tinh sẽ được đưa vào quỹ đạo địa cực xung quanh mặt trời, và các vệ tinh khác ở quỹ đạo địa không đồng bộ hoặc quỹ đạo cực xung quanh các hành tinh khác nhau.
Các vệ tinh sau đó sẽ được liên kết thành một mạng có thể thu nhận các tin nhắn vô tuyến từ tàu vũ trụ có người lái hoặc tàu thăm dò robot, sau đó chuyển tiếp chúng lên hoặc xuống theo đường dây từ hành tinh này hay hành tinh khác cho đến khi chúng tới Trái đất [nguồn: Davidovich và Whittington ]. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có bất kỳ động thái nào để xây dựng một hệ thống như vậy, có lẽ vì chi phí đưa nhiều vệ tinh lên quỹ đạo xung quanh các thiên thể xa xôi có thể là rất lớn.
9: Chuyển từ Tín hiệu vô tuyến sang Laser
Như chúng tôi đã đề cập trong phần giới thiệu, việc truyền dữ liệu trong không gian hiện đang bị mắc kẹt ở tốc độ chậm hơn rất nhiều so với Internet băng thông rộng mà chúng ta quen có trên Trái đất. Lý do - mà không cần đi sâu vào tất cả các phép toán ưa thích - là vì tần số tương đối mà sóng vô tuyến hoạt động, chúng bị giới hạn về lượng dữ liệu mà chúng có thể xử lý. (Bạn có thể nhận thấy hiệu ứng này nếu bạn có bộ định tuyến Internet không dây trong nhà hoặc văn phòng của mình - nó không nhanh hoặc đáng tin cậy như kết nối có dây.)
Ngược lại, năng lượng tập trung của ánh sáng laser, có tần số ngắn hơn, có thể xử lý nhiều dữ liệu hơn. Ngoài ra, bởi vì tia laser không phát tán nhiều như truyền vô tuyến, chúng yêu cầu ít năng lượng hơn để truyền dữ liệu [nguồn: Ruag.com ]. Đó là lý do tại sao NASA đang làm việc trong Dự án Truyền thông Quang học Không gian Sâu, sẽ chuyển sang sử dụng tia laser thay vì máy phát và máy thu vô tuyến. Điều đó sẽ làm tăng lượng dữ liệu được truyền gấp 10 đến 100 lần những gì mà các giàn vô tuyến hiện đại có thể làm được, điều này sẽ làm cho Internet liên hành tinh nhanh ngang ngửa với một kết nối băng thông rộng điển hình trên Trái đất [nguồn: NASA]. Nhưng nhận được thông tin liên lạc bằng laser để hoạt động trong không gian không phải là khó khăn. NASA đã thực hiện các cuộc trình diễn quy mô nhỏ, tốc độ dữ liệu thấp về truyền dữ liệu laser trong không gian và họ đang nghiên cứu để phát triển một hệ thống liên lạc bằng laser, hệ thống này cuối cùng sẽ được thử nghiệm trên một vệ tinh trong quỹ đạo mặt trăng [nguồn: NASA ]. Cuối cùng, việc truyền dữ liệu bằng laser có thể giúp bạn có thể gửi video trực tiếp, độ nét cao từ Sao Hỏa [nguồn: Klotz ].
8: Vá các đầu dò và máy quay vào mạng truyền thông liên hành tinh
Trước đây, chúng tôi đã đề cập đến ý tưởng xây dựng một mạng lưới vệ tinh liên lạc chuyên dụng khổng lồ trải dài khắp hệ mặt trời, đây sẽ là một công việc rất lớn. Nhưng có thể có một cách nhỏ hơn, ít tốn kém hơn và gia tăng hơn để kết hợp một mạng lưới như vậy. Cho đến thời điểm này, bất cứ khi nào chúng tôi gửi tàu vũ trụ và vệ tinh vào không gian, chúng thường liên lạc trực tiếp với các trạm trên Trái đất và sử dụng phần mềm và thiết bị được thiết kế đặc biệt cho nhiệm vụ cụ thể đó (và thường bị loại bỏ sau đó).
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu các nhà khoa học và kỹ sư trang bị cho mọi thủ công hoặc vật thể được phóng vào không gian - từ các trạm vũ trụ , kính viễn vọng quỹ đạo, tàu thăm dò trên quỹ đạo xung quanh sao Hỏa hoặc các hành tinh khác, và thậm chí cả máy bay rô bốt khám phá cảnh quan ngoài hành tinh - để tất cả chúng có thể giao tiếp với nhau và đóng vai trò là các nút của một mạng liên hành tinh rộng lớn? Nếu bạn đang tìm kiếm một phép ẩn dụ trên Trái đất, hãy tưởng tượng cách máy tính xách tay, máy tính bảng, điện thoại thông minh , bảng điều khiển trò chơi, webcam và trung tâm giải trí gia đình của bạn có thể liên kết với bộ định tuyến Internet không dây của bạn và chia sẻ nội dung với nhau.
Ngoài việc chuyển tiếp thông tin, một cách lý tưởng, một mạng lưới liên hành tinh như vậy có thể kết nối với Internet trên Trái đất, để các nhà khoa học có thể kết nối với các vệ tinh quỹ đạo hoặc máy dò và kiểm tra những gì họ đang thấy, theo cách tương tự có thể truy cập trang web của NASA hiện nay .
"Mạng lưới mà NASA sắp xây dựng rất có thể là mạng lưới mà qua đó các nhà khoa học tìm ra những chi tiết đáng kinh ngạc về địa chất sao Hỏa, điều kiện đại dương dưới lớp băng của mặt trăng lạnh giá Europa của sao Mộc, hoặc đám mây mù bao phủ của sao Kim", một bài báo năm 2005 trên tạp chí công bố kỹ thuật IEEE Spectrum giải thích. "Đó có thể là cách một người thám hiểm không gian nhớ nhà gửi e-mail trở về nhà" [nguồn: Jackson ].
7: Internet hoạt động trong không gian
Chúng tôi đã đề cập đến ý tưởng kết nối tàu vũ trụ và tàu thăm dò trong một mạng lưới rộng lớn xuyên không gian, để các nhà khoa học có thể kết nối với chúng theo cách họ làm với một trang Web trên Internet. Nhưng như một số nhà phê bình chỉ ra, cách tiếp cận này có thể không phải là tốt nhất vì thiết kế cơ bản của Internet sẽ không hoạt động tốt trong không gian. Giao thức Internet mà chúng ta sử dụng trên Trái đất dựa vào việc chia nhỏ mọi thứ chúng ta truyền đi - cho dù chúng ta đang nói về văn bản, giọng nói hay video phát trực tuyến - thành những phần dữ liệu nhỏ, sau đó được tập hợp lại ở đầu kia để người khác có thể xem tại hoặc nghe nó. Đó là một cách khá tốt để thực hiện mọi việc, miễn là tất cả thông tin đó di chuyển với tốc độ cao mà ít bị chậm trễ hoặc mất gói dữ liệu, điều này không khó thực hiện trên Trái đất.
Một khi bạn vào không gian - nơi có khoảng cách rất lớn, các vật thể thiên thể đôi khi cản đường và có rất nhiều bức xạ điện từ khắp nơi để gây nhiễu tín hiệu - sự chậm trễ và gián đoạn của luồng dữ liệu là không thể tránh khỏi. Đó là lý do tại sao một số nhà khoa học đang nghiên cứu để phát triển một phiên bản sửa đổi của Internet, sử dụng một loại giao thức mới được gọi là mạng chịu gián đoạn (DTN). Không giống như giao thức được sử dụng trên Earth, DTN không giả định rằng sẽ tồn tại một kết nối end-to-end liên tục và nó bám vào các gói dữ liệu mà nó không thể gửi ngay lập tức cho đến khi kết nối được thiết lập lại. Để giải thích cách hoạt động, NASA sử dụng một quả bóng rổtương tự, trong đó một cầu thủ chỉ giữ bóng một cách kiên nhẫn cho đến khi một cầu thủ khác mở ra dưới rổ, thay vì hoảng sợ và tung ra một cú đánh hoặc ném bóng đi xa. In 2008, NASA ran its first test of DTN, using it to transmit dozens of images from a spacecraft located about 20 million miles (32.187 million kilometers) from Earth [source: NASA ].
6: Xây dựng vệ tinh và trạm chuyển tiếp cho các hành tinh khác
Một trong những thách thức lớn trong việc giao tiếp với căn cứ trên sao Hỏa là sao Hỏa đang chuyển động. Đôi khi, một căn cứ có thể bị quay lưng lại với Trái đất, và cứ thường xuyên - khoảng 780 ngày Trái đất một lần - sao Hỏa và Trái đất có mặt trời trực tiếp giữa chúng. Sự liên kết đó, được gọi là sự kết hợp , có khả năng làm suy giảm và thậm chí chặn liên lạc trong nhiều tuần tại một thời điểm, đó sẽ là một viễn cảnh khá cô đơn và đáng sợ nếu bạn là một phi hành gia hoặc một người dân trên sao Hỏa. May mắn thay, các nhà nghiên cứu châu Âu và Anh có thể đã tìm ra giải pháp cho tình huống khó xử này.
Vệ tinh thường quay quanh các hành tinh trong quỹ đạo Keplerian, được đặt theo tên của nhà thiên văn học thế kỷ 17 Johannes Kepler, người đã viết các phương trình toán học mô tả cách các vệ tinh chuyển động. Nhưng các nhà nghiên cứu châu Âu và Anh đã đề xuất đặt một cặp vệ tinh liên lạc xung quanh sao Hỏa trong một thứ gọi là quỹ đạo phi Keplerian, về cơ bản có nghĩa là thay vì di chuyển theo đường tròn hoặc hình elip xung quanh sao Hỏa, chúng sẽ lệch sang một bên bit, để hành tinh không nằm ở trung tâm. Tuy nhiên, để giữ được vị trí đó, các vệ tinh sẽ phải chống lại tác động của lực hấp dẫn, thứ sẽ kéo chúng về phía sao Hỏa. Để giữ chúng ở đúng vị trí, các nhà khoa học đã đề xuất trang bị cho chúng động cơ đẩy ion điện, chạy bằng điện năng lượng mặt trời và sử dụng một lượng nhỏ khí xenon làm chất đẩy.Điều đó sẽ cho phép các vệ tinh chuyển tiếp tín hiệu vô tuyến liên tục, ngay cả trong khoảng thời gian sao Hỏa và Trái đất kết hợp với nhau [nguồn:Phys.org ].
5: Để lại một chặng đường tiếp sức bằng bánh mì-vụn
Tất nhiên, giao tiếp giữa các hành tinh không nhất thiết chỉ liên quan đến hệ mặt trời của chúng ta. Kể từ khi các nhà thiên văn học phát hiện ra hành tinh đầu tiên quay quanh một ngôi sao tương tự như mặt trời vào năm 1995, các nhà khoa học đã phát hiện ra rất nhiều hành tinh ngoại khác , vì các thế giới bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta được gọi là [nguồn: NASA ]. In October 2012, they even discovered a planet roughly the size of Earth orbiting the star Alpha Centrauri B, which is in the closest neighbor system of stars , about 2.35 trillion miles (3.78 trillion kilometers) away [source: Betts ].
Chắc chắn đó là một khoảng cách rất lớn đáng kinh ngạc. Nhưng ngay cả như vậy, một số nhà khoa học vũ trụ hình dung một ngày nào đó sẽ phóng một phi thuyền khổng lồ về cơ bản sẽ là một phiên bản thu nhỏ chuyển động, khép kín của Trái đất, có khả năng duy trì các thế hệ phi hành gia liên tiếp, những người sẽ phiêu lưu xuyên không gian giữa các vì sao trong nỗ lực đến các hành tinh có thể sinh sống khác và thậm chí có thể tiếp xúc với các nền văn minh ngoài Trái đất.
Dự án Icarus, một nỗ lực gần đây của các nhà khoa học không gian và các nhà tương lai học nhằm đưa ra bản thiết kế cho một sứ mệnh như vậy, đã cân nhắc vấn đề làm thế nào một con tàu như vậy sẽ tiếp tục giao tiếp với Trái đất khi nó ngày càng đi xa hơn vào điều chưa biết. Họ đã đưa ra một giải pháp hấp dẫn: Trên đường đi, con tàu khổng lồ sẽ định kỳ tháo dỡ các hộp nhiên liệu rỗng được trang bị thiết bị chuyển tiếp tín hiệu, tạo thành một chuỗi truyền lại các thông điệp từ tàu vũ trụ về Trái đất. "Ý tưởng là với một chuỗi rơle giữa Icarus và Trái đất, mỗi 'bước nhảy' của tín hiệu là một khoảng cách ngắn hơn nhiều so với toàn bộ khoảng cách vài năm ánh sáng", Pat Galea, một kỹ sư người Anh tham gia dự án thiết kế, đã viết vào năm 2012. "Vì vậy, chúng tôi có thể, có khả năng, giảm yêu cầu công suất máy phát hoặc kích thước ăng-ten trên Icarus,hoặc cách khác, tăng tốc độ dữ liệu có thể được gửi qua liên kết "[nguồn:Galea ].
4: Thiết lập dãy ăng ten khổng lồ để nhận tin nhắn
The scientists and futurists working on Project Icarus -- a speculative attempt to design a starship capable of reaching the nearest neighboring star system, about 2.35 trillion miles (3.78 trillion kilometers) away -- spent a lot of time thinking about how such a ship might giữ liên lạc với Trái đất khi nó du hành trong không gian khổng lồ giữa các vì sao. Trong mục trước của danh sách này, chúng tôi đã đề cập đến khái niệm về một đường dẫn liên kết thông tin liên lạc giống như bánh mì mà phi thuyền sẽ để lại sau khi nó hoạt động. Nhưng trở lại Trái đất, những người theo dõi sứ mệnh vẫn sẽ phải đối mặt với thách thức khi cố gắng thu tín hiệu từ tàu sao và lọc ra nhiễu điện từ xung quanh của không gian - một nhiệm vụ còn khó khăn hơn bởi bầu khí quyển của Trái đất, điều này sẽ làm suy yếu tín hiệu .
To maximize the ability to do that, Project Icarus' planners have suggested building several solar system receiving stations, which would be enormous arrays of antennas stretching for many miles in different locations on Earth. Các ăng-ten trong một mảng như vậy sẽ hoạt động đồng bộ để phát hiện và bắt các tín hiệu mờ có chứa các thông điệp về các ngôi sao. (Hãy suy nghĩ về sự tương tự này: Nếu một cầu thủ bóng chày đánh nhà chạy vào khán đài của một sân vận động bóng chày, nhiều khả năng quả bóng sẽ bị người hâm mộ bắt được nếu khán đài đầy người.) Bởi vì Trái đất quay, các ăng-ten trong một SSRS cụ thể sẽ chỉ hướng vào phi thuyền xa xôi trong một phần nhỏ mỗi ngày, và thời tiết ở vị trí đó trên Trái đất có thể cản trở việc tiếp nhận. Vì lý do đó, có thể là khôn ngoan nếu xây dựng nhiều dãy ăng-ten ở các vị trí khác nhau trên Trái đất, để đảm bảo rằng chúng ta có thể liên lạc gần như liên tục [nguồn: Galea ].
3: Sử dụng Mặt trời làm công cụ hỗ trợ tín hiệu
Đây là một ý tưởng khác do các nhà nghiên cứu của Dự án Icarus đưa ra. Theo thuyết tương đối của Einstein , lực hấp dẫn của các vật thể cực lớn thực sự có thể làm chệch hướng ánh sáng đi qua gần chúng và tập trung nó, giống như cách mà kính lúp cầm tay làm. Điều đó đã tạo cho Project Icarus think tank ý tưởng sử dụng hiệu ứng đó để tập trung và tăng cường truyền từ một tàu vũ trụ ở xa. The way they would do it, admittedly, is a little tough for a non-physicist to fathom: A spacecraft capable of receiving communications transmissions would be positioned in interstellar space opposite the direction that the starship is going, about 51 billion miles (82 billion km) cách xa mặt trời. That's really, really far -- about 18 times the distance between Pluto and the sun, in fact -- but let's assume that an Earth civilization capable of sending a starship trillions of miles from Earth can do that. Sau đó, tàu liên lạc sẽ sử dụng mặt trời như một thấu kính để phóng đại các tín hiệu mà nó nhận được từ tàu sao xa xôi, và sau đó sẽ truyền chúng trở lại Trái đất thông qua một số hệ thống khác, chẳng hạn như một mạng lưới các vệ tinh có liên kết laser.
“Lợi ích tiềm năng từ việc làm này là rất lớn”, kỹ sư Pat Galea giải thích với Discovery News vào năm 2012. “Công suất máy phát trên Icarus có thể giảm xuống mức thấp hơn nhiều mà không ảnh hưởng đến tốc độ dữ liệu có sẵn hoặc nếu nguồn điện được giữ nguyên , chúng tôi có thể nhận được nhiều dữ liệu hơn một liên kết trực tiếp sẽ cung cấp. " Tuy nhiên, khéo léo như nó có thể có, kế hoạch cũng có một số phức tạp cỡ sao Mộc. Ví dụ, cần phải giữ cho tàu vũ trụ nhận tín hiệu từ phi thuyền, khá gần với căn chỉnh hoàn hảo mọi lúc, và giữ nó theo cách đó có thể là rất rất rất khó [nguồn: Galea , Obousy và cộng sự ].
2: Tai điện tử siêu nhạy cho tín hiệu cực kỳ yếu từ không gian
Vào thời điểm các đường truyền từ một tàu vũ trụ xa xôi đến Trái đất, chúng đã bị suy giảm chất lượng, đến mức một tín hiệu có thể thực sự chứa năng lượng ít hơn một photon [nguồn: Rambo ]. Và đó thực sự, thực sự yếu. Hãy nhớ rằng các photon, những hạt không có khối lượng cực nhỏ là đơn vị năng lượng nhỏ nhất, cực kỳ nhỏ bé; một điện thoại di động điển hình phát ra lượng photon có giá trị từ 10 đến 24 mỗi giây [nguồn: Đại học Illinois ]. Chọn ra tín hiệu mờ nhạt đáng kinh ngạc đó từ âm hưởng không gian không thể kìm nén và hiểu được nó có thể khó như tìm thấy một thông điệp trôi nổi trong một chiếc chai ở đâu đó trên đại dương của Trái đất. Nhưng các nhà nghiên cứu đã đưa ra một giải pháp hấp dẫn, theo NASA Trang web của Chương trình Công nghệ Không gian, nơi thực hiện kiểu giải quyết vấn đề đó.
Thay vì gửi đi một tín hiệu hoặc xung năng lượng đơn lẻ, một con tàu vũ trụ đang cố gắng liên lạc với Trái đất sẽ gửi nhiều bản sao của tín hiệu đó cùng một lúc. Khi các tín hiệu suy yếu đến Trái đất, điều khiển sứ mệnh sẽ sử dụng một thiết bị được gọi là bộ thu quang học có cấu trúc, hoặc bộ thu Guha (theo tên nhà khoa học Saikat Guha, người đã phát minh ra khái niệm này), về cơ bản tập hợp lại các mảnh và mảnh nhỏ, yếu còn sót lại của tất cả những tín hiệu trùng lặp đó và kết hợp chúng lại với nhau để tạo lại thông điệp [nguồn: Rambo , Guha]. Hãy tưởng tượng theo cách này: Lấy một tin nhắn được nhập trên một mảnh giấy, sau đó in ra một nghìn bản sao của nó, và chạy tất cả chúng qua một máy hủy tài liệu và sau đó trộn các mảnh nhỏ lại với nhau. Ngay cả khi bạn ném hầu hết những mẩu nhỏ đó vào thùng rác, những mẩu còn lại cũng có thể cung cấp cho bạn đủ thông tin để tái tạo lại thông điệp trên giấy.
1: Điện thoại Neutrino nhanh hơn ánh sáng
Bất kể chúng ta phát triển bao nhiêu tiện ích phức tạp đến khó tin để ghép các tín hiệu liên lạc mờ nhạt đang cố gắng tiếp cận chúng ta từ không gian sâu thẳm, chúng ta vẫn phải đối mặt với một vấn đề khác, thậm chí còn nhiều thách thức hơn. Bên trong hệ mặt trời của chúng ta, khoảng cách quá lớn đến mức giao tiếp qua lại dễ dàng, tức thời theo kiểu mà chúng ta quen thuộc trên Trái đất - chẳng hạn như một cuộc trò chuyện video kiểu Skype - không thực sự khả thi, ít nhất là với công nghệ hiện tại. Và nếu chúng ta đi du lịch đến các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, nó sẽ trở nên khá bất khả thi. If a starship reached our nearest interstellar neighbor, the Alpha Centauri star system trillions of miles away, it would take 4.2 years for each side of a voice, video or text transmission to cross that mind-blowingly large distance. Đó là lý do tại sao những người có tầm nhìn xa đã bị hấp dẫn bởi ý tưởng truyền thông điệp qua chùm hạt hạ nguyên tử sẽ truyền đi nhanh hơn ánh sáng.
Chà - nghe có vẻ là một sửa chữa dễ dàng, phải không? Nhưng hãy đoán lại. Để kế hoạch đó hoạt động, chúng ta dường như sẽ phải thổi một lỗ hổng lớn trong thuyết tương đối hẹp của Einstein , thuyết cấm bất cứ thứ gì chuyển động nhanh hơn tốc độ ánh sáng . Mặt khác, có lẽ nó không. Vào năm 2012, hai nhà toán học đã xuất bản một bài báo trên một tạp chí khoa học của Anh, tuyên bố rằng có một cách để bẻ gãy các tính toán của Einstein và cho thấy rằng vận tốc nhanh hơn ánh sáng thực sự có thể thực hiện được [nguồn: Moskowitz ]. Nhưng nếu những người phản đối đó trở thành đúng, chúng ta vẫn phải thực sự tìm ra một số bằng chứng cho thấy các hạt có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng, và cho đến nay chúng ta vẫn chưa làm được.
Có một thí nghiệm được công bố rộng rãi vào năm 2011, trong đó các nhà nghiên cứu tại máy gia tốc hạt CERN ở châu Âu được cho là có vận tốc các hạt gọi là neutrino di chuyển nhanh hơn tốc độ giới hạn của Einstein một chút. Nhưng hóa ra, một trục trặc trong cáp quang trong thiết bị của các nhà nghiên cứu dường như đã gây ra kết quả đọc sai (nó không được cắm hoàn toàn) [nguồn: Boyle ]. Điều đó đặt kibosh vào triển vọng của một chiếc điện thoại neutrino vũ trụ, ít nhất là ở thời điểm hiện tại.
Nhiều thông tin hơn
Ghi chú của tác giả: 10 Ý tưởng Tốt nhất cho Giao tiếp Liên hành tinh
Ý tưởng về việc gửi video trực tiếp, phát trực tuyến từ Sao Hỏa đến Trái đất có vẻ không quá xa vời đối với một thành viên của thế hệ thiên niên kỷ, những người lớn lên trong một thời đại khi trò chuyện qua điện thoại di động với ai đó ở phía bên kia của hành tinh không phải là vấn đề lớn. Nhưng đối với tôi, điều đó vẫn khiến tôi cảm thấy bối rối, có lẽ vì tôi đủ lớn để nhớ rằng đã từng khó khăn và tốn kém như thế nào chỉ để thực hiện một cuộc gọi điện thoại đường dài tương tự kiểu cũ từ Bờ Đông đến California. Tôi đã có một cú sốc nhỏ vào vài năm trước, khi tôi liên hệ với một nguồn tin cho một bài báo qua e-mail, và nhận được cuộc gọi lại từ anh ấy - qua Skype - từ Afghanistan, nơi anh ấy đã đi du lịch cho một dự án kinh doanh. Kể từ đó, tôi đã quen hơn một chút với khả năng kết nối ngày càng gia tăng của chúng tôi; ngày khác,Tôi thực sự đã dành nửa giờ để trao đổi dòng email qua lại với một đồng nghiệp cũ hiện đang sống ở Pháp, chỉ để bị gián đoạn bởi một tin nhắn tức thời từ một người bạn khác ở miền Bắc nước Anh. Vì vậy, tôi rất mong chờ một ngày không thể tránh khỏi khi tôi sẽ trao đổi các thuật toán và phàn nàn về thời tiết với một người đang ở trên quỹ đạo phía trên tôi.
Những bài viết liên quan
- Internet liên hành tinh sẽ hoạt động như thế nào
- Cách thức hoạt động của vệ tinh
- Cách lái tàu sao
- 10 ngoại hành tinh đáng chú ý
- Cách hoạt động của công việc săn hành tinh
Nguồn
- Cá cược, Bruce. "Hành tinh đầu tiên được phát hiện trong hệ Alpha Centauri." Planetary.org. Ngày 17 tháng 10 năm 2012. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://www.planetary.org/blogs/bruce-betts/20121017-Alpha-Centauri-first-planet-discovery.html
- Cầu, Andrew. "Mars Rovers Nhận Tăng băng thông." Báo chí liên quan. Ngày 13 tháng 2 năm 2012. (Ngày 24 tháng 10 năm 2012) http://www.msnbc.msn.com/id/4269545/ns/technology_and_science-space/t/mars-rovers-get-bandwidth-boost/#.UIghMsU0V8E
- Boyle, Rebecca. "Bummer: Không phải Neutrino nhanh hơn ánh sáng, và đó là lỗi của anh chàng cáp." Popsci.com. Ngày 22 tháng 2 năm 2012. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012)
- Khoa Thiên văn Đại học Cornell. "Kích thước của Hệ Mặt Trời là gì?" Astro.cornell.edu. Ngày 5 tháng 11 năm 2002. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=374
- Davidovich, Stevan M. và Whittington, Joel. "Khái niệm về Truyền thông Liên hành tinh Liên tục." Nss.org. 1999. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://www.nss.org/set Payment/manthersuring/SM12.213.ContinuousInterPlanetaryCommunications.pdf
- Khoa Vật lý, Đại học Illinois tại Urbana-Champaign. "Hỏi & Đáp: Điện thoại di động Photons." Vật lý.Ilinois.edu. Ngày 21 tháng 6 năm 2012. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=18476
- Galea, Pat. "Dự án Icarus: Vấn đề liên lạc giữa các vì sao." Tin tức Khám phá. Ngày 6 tháng 2 năm 2012. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://news.discovery.com/space/project-icarus-interstellar-communications-120206.html
- Guha, Saikat. "Máy thu quang có cấu trúc để đạt được công suất siêu cảm và giới hạn Holevo." Thư đánh giá vật lý. Ngày 14 tháng 6 năm 2011. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://prl.aps.org/abstract/PRL/v106/i24/e240502
- Jackson, Joab. "Internet liên hành tinh." Phổ IEEE. Tháng 8 năm 2005. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://spectrum.ieee.org/telecom/internet/the-interplanetary-internet/0
- Klotz, Irene. "NASA Thử nghiệm Wi-Fi Không gian Tối ưu." Tin tức Khám phá. Ngày 24 tháng 8 năm 2011. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://news.discovery.com/space/web-streaming-from-mars-110824.html
- McClain, Joseph. "Chiếc điện thoại neutrino: Nó không dành cho bạn. (Nhưng nó thật tuyệt.)" Khoa Vật lý Đại học William và Mary. Ngày 23 tháng 5 năm 2012. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://www.wm.edu/as/physics/news/theneutrinophoneitsnotforyou.php
- Moskowitz, Clara. Các nhà khoa học nói: "Phép toán của Einstein cho thấy sự du hành nhanh hơn ánh sáng." LiveScience. Ngày 9 tháng 10 năm 2012. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://www.msnbc.msn.com/id/49343856/ns/technology_and_science-science/t/einsteins-math-suggests-faster-than-light-travel -say-Sciences / #. UIwyTcU0V8E
- Mueller, George E. và Taber, John E. "Một hệ thống liên lạc giữa các hành tinh." Bài phát biểu tại Hội nghị và Triển lãm Điện tử Phương Tây năm 1959. Tháng 8 năm 1959. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://www.sdfo.org/stl/Interplanetary.pdf
- NASA. "Truyền thông quang học không gian sâu (DSOC)." Nasa.gov. Ngày 12 tháng 10 năm 2011. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://gcd.larc.nasa.gov/projects/deep-space-optical-communications/
- NASA. "Lịch sử ngoại hành tinh - Từ Trực giác đến Khám phá." Nasa.gov. Không có ngày tháng. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://planetquest.jpl.nasa.gov/page/history
- NASA. "Trình diễn Chuyển tiếp Truyền thông Laser, Bước Tiếp theo trong Truyền thông Quang học." Nasa.gov. Không có ngày tháng. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://esc.gsfc.nasa.gov/assets/images/OpticalComm/LCRDFactSheet.pdf
- NASA. "Nhóm lập kế hoạch chương trình sao Hỏa." Nasa.gov. Ngày 10 tháng 10 năm 2012. (Ngày 24 tháng 10 năm 2012) http://www.nasa.gov/offices/marsplanning/faqs/index.html
- NASA. "NASA Thử nghiệm Thành công Internet Không gian Sâu đầu tiên." Nasa.gov. Tháng mười một. 18 năm 2008. (26 tháng 10 năm 2012) http://www.nasa.gov/home/hqnews/2008/nov/HQ_08-298_Deep_space_internet.html
- Obousy, RK etal. "Dự án Icarus: Báo cáo Tiến độ về Phát triển Kỹ thuật và Cân nhắc Thiết kế." JBIS. Ngày 28 tháng 4 năm 2012. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://richardobousyconsults.com/IcarusProgress.pdf
- Phys.org. "Khái niệm mới có thể tăng cường liên lạc giữa Trái đất và Sao Hỏa." Phys.org. Ngày 16 tháng 10 năm 2009. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://phys.org/news174907594.html
- Rambo, Tim. "Triển khai một bộ thu quang học gần tối ưu cho liên lạc giữa các hành tinh." Nasa.gov. Ngày 4 tháng 10 năm 2012. (Ngày 27 tháng 10 năm 2012) http://www.nasa.gov/offices/oct/stp/strg/2012_nstrf_rambo.html
- Ruag.com. "Quang thông." Ruag.com. Không có ngày tháng. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://www.ruag.com/space/Products/Satellite_Communication_Equiosystem/Optical_Communication
- Spaceacademy.net.au. "Giao tiếp chậm trễ." Spaceacademy.net.au. Không có ngày tháng. (Ngày 24 tháng 10 năm 2012) http://www.spaceacademy.net.au/spacelink/commdly.htm
- Đại học Hàng không Không quân Hoa Kỳ. "Chương 11 - Hệ thống Truyền thông Vệ tinh Hoa Kỳ." Au.af.mil. Không có ngày tháng. (Ngày 26 tháng 10 năm 2012) http://space.au.af.mil/primer/satellite_communications.pdf
- Không gian.com. "Khoảng cách giữa Trái đất và Sao Hỏa là gì?" Không gian.com. Không có ngày tháng. (Ngày 24 tháng 10 năm 2012) http://www.space.com/14729-spacekids-distance-earth-mars.html