10 Besten Ideen Für Interplanetare Kommunikation

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Interplanetarische kommunikation wird eine herausforderung sein. Wie bleiben wir mit anderen welten in kontakt? Hier sind 10 ideen für interplanetarische kommunikation.

Hier auf der Erde haben wir uns daran gewöhnt, ein Smartphone herauszuziehen und in der Lage zu sein, Fotos und Videos von praktisch überall auf der Oberfläche des Planeten zu sprechen, zu senden oder zu senden und zu empfangen. Darüber hinaus sind wir in zunehmendem Maße darauf angewiesen, die immense und wachsende Menge an Informationen im Internet zu nutzen, um uns zu informieren, ob wir nun wissenschaftliche Forschung betreiben oder den schnellsten Weg zu einem Termin finden.

Die Art von sofortigem Zugriff und Bandbreite, an die wir gewöhnt sind, gibt es im Weltall noch nicht. Die enormen Abstände des Weltraums erzeugen zum einen enorme Verzögerungszeiten für die elektronische Kommunikation, und die Signale müssen es durch einen Panzer der Weltraumstrahlung von der Oberfläche eines anderen Planeten zur Erde zurückbringen, wodurch deren Klarheit beeinträchtigt wird. Um es noch schwieriger zu machen, sind die Planeten selbst ständig in Bewegung, und sie können in Positionen gelangen, in denen ihre Masse - oder die der Sonne - ein Signal blockieren kann.

Wenn Sie sich vorstellen, dass Sie ein Astronaut sind und eine Kolonie auf dem Mars gegründet hat, deren Entfernung von der Erde zwischen 35 Millionen und 140 Millionen Meilen (56 bis 226 Millionen Kilometer) variiert, könnten diese Kommunikationshindernisse ein entmutigendes Problem sein [Quelle: Space.com]. Wenn Sie versuchen, mit der derzeitigen Technologie auf der Erde zu sprechen oder einen Text an die Missionskontrolle zu senden, gibt es eine Verzögerungszeit zwischen drei und 21 Minuten. Das könnte das Gespräch ziemlich schwierig machen. Und stellen Sie sich vor, Sie entdecken etwas wirklich Unglaubliches und möchten es ihnen zeigen. Sie können ein Standbild mühsam übertragen, vergessen Sie jedoch nicht, ein Live-Videobild von der Marsoberfläche zu streamen. Die NASA gibt zu, dass dies mit dem Stand der Technik, den wir jetzt haben, nicht möglich ist [Quelle: NASA]. Und selbst mit einem kürzlich durchgeführten Upgrade konnten Roboter-Rover auf dem Mars nur eine Datenübertragungsrate von nur etwa 256 Kilobit pro Sekunde erreichen [Quelle: Bridges]. Das wäre auf der Erde schnell, das heißt auf der Erde der 1990er Jahre, als die Leute noch Wählverbindungen verwendeten. Das Ausführen von Cloud-Apps oder das Durchsuchen von Googles hochauflösenden Karten von Mars für Wegbeschreibungen würde so ziemlich nicht in Frage kommen.

Die Schwierigkeiten wären umwerfend, wenn Sie an Pluto vorbeikommen und es wagen würden, einen erdähnlichen Planeten in einem benachbarten Sonnensystem zu erreichen. Deshalb kämpfen Wissenschaftler seit Jahrzehnten mit ihrem Gehirn und versuchen Wege zu finden, jemanden zu erreichen und anzufassen, wie es die alten Telefongesellschaftsanzeigen in der gewaltigen Weite des Kosmos gemacht haben. Hier sind 10 der Ideen, die sie im Laufe der Jahre gefunden haben.

10. Erstellen Sie ein interplanetares Netzwerk von Kommunikationssatelliten

10 Besten Ideen für interplanetare Kommunikation: erde

Science Fiction-Autor Arthur C. Clarke im Jahr 2003. Luis Enrique Ascui / Getty Images

Die Idee, ein Satellitennetzwerk zu bauen, das sich über die gesamte Länge des Sonnensystems von Mercury bis Pluto erstreckt, ist fast umwerfend. Aber als 1945 der britische Wissenschaftler und Science-Fiction-Schriftsteller Arthur C. Clarke einen Artikel in einem Magazin schrieb, in dem ein globales Kommunikationsnetzwerk von Orbitalsatelliten vorgesehen ist, schien dies wahrscheinlich auch ziemlich abwegig. Trotzdem haben wir heute überall Satelliten, die es ermöglichen, praktisch überall auf der Welt einen Anruf zu tätigen oder einen Text oder eine E-Mail zu senden [Quelle: USAF Air University]. Tatsächlich träumten Visionäre von einer interplanetarischen Version des weltweiten Kommunikationsnetzes von Clarke, noch bevor die ersten Satelliten der Erde für Telekommunikation in den Orbit geschossen wurden.

Die Weltraumwissenschaftler George E. Mueller und John E. Taber hielten sich 1959 auf einem Elektronikkongress in San Francisco mit dem Titel "Ein interplanetares Kommunikationssystem" vor. Darin wurde beschrieben, wie digitale Fernübertragungen über Funk im Weltraum aufgebaut werden können Wellen [Quelle: Mueller und Taber]. Vierzig Jahre später entwarfen zwei Wissenschaftler, Stevan Davidovich und Joel Whittington, ein ausgeklügeltes System, in dem drei Satelliten in polarer Umlaufbahn um die Sonne und andere in geosynchronen oder polaren Umlaufbahnen um die verschiedenen Planeten angeordnet werden sollten.

Die Satelliten würden dann zu einem Netzwerk verbunden, das Funknachrichten von bemannten Raumschiffen oder Robotersonden aufnimmt und sie dann von einem oder anderen Planeten auf oder ab verlegt, bis sie die Erde erreichen [Quelle: Davidovich und Whittington]. Bislang gab es jedoch keinen Schritt, ein solches System aufzubauen. Vielleicht ist es aufgrund der Kosten, die mit dem Aufbringen mehrerer Satelliten in die Umlaufbahn um ferne Himmelskörper verbunden sind, wahrscheinlich enorm.

9. Umschalten von Funksignalen auf Laser

10 Besten Ideen für interplanetare Kommunikation: kommunikation

Die Verwendung von Funkwellen begrenzt die Geschwindigkeit der Datenübertragung. Grove Pashley / Wahl des Fotografen / Getty Images

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, hängen Datenübertragungen im Weltraum derzeit mit Raten zusammen, die erheblich langsamer sind als das Breitband-Internet, das wir auf der Erde gewohnt sind. Der Grund - ohne sich mit all der ausgefallenen Mathematik auseinanderzusetzen - besteht darin, dass sie aufgrund der relativen Frequenzen, in denen Radiowellen wirken, nur eine begrenzte Datenmenge haben. (Möglicherweise haben Sie diesen Effekt bemerkt, wenn Sie einen kabellosen Internet-Router zu Hause oder im Büro haben - er ist einfach nicht so schnell oder zuverlässig wie eine Kabelverbindung.)

Im Gegensatz dazu kann die konzentrierte Energie eines Laserlichts mit einer kürzeren Frequenz viel mehr Daten verarbeiten. Da Laser sich nicht so sehr wie Funkübertragungen ausbreiten, benötigen sie außerdem weniger Energie zum Übertragen von Daten [Quelle: Ruag.com].Aus diesem Grund arbeitet die NASA am Deep Space Optical Communications Project, bei dem Laser anstelle von Funksendern und -empfängern verwendet werden. Das würde die übertragene Datenmenge um das 10- bis 100-fache erhöhen, was moderne Funkgeräte tun können, was das interplanetare Internet ungefähr so ​​schnell machen würde wie eine typische Breitbandverbindung auf der Erde [Quelle: NASA]. Aber die Laserkommunikation im Weltraum zu arbeiten, ist kein Wendeplatz. Die NASA hat kleinräumige Demonstrationen von Laserdaten im Weltraum mit niedrigen Datenraten durchgeführt und arbeitet daran, ein System für die Laserkommunikation zu entwickeln, das schließlich auf einem Satelliten im Mondorbit getestet wird [Quelle: NASA]. Durch die Datenübertragung per Laser kann es möglich sein, hochauflösende Live-Videos vom Mars zu senden [Quelle: Klotz].

8. Patchen von Probes und Rovers in ein interplanetares Kommunikationsnetz

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Ein zusammengesetztes Bild zeigt den Curiosity-Mars-Rover der NASA, dessen Roboterarm am 20. August 2012 zum ersten Mal auf dem Mars ausgefahren wurde. Könnte es eine Zeit geben, in der jedes Weltraumobjekt miteinander kommuniziert und nicht nur mit irdischen Stationen? NASA / JPL-Caltech / Getty Images

Zuvor hatten wir die Idee erwähnt, ein riesiges Netzwerk dedizierter Kommunikationssatelliten zu bauen, das sich über das Sonnensystem erstreckt, was ein großes Unterfangen wäre. Es kann jedoch eine kleinere, kostengünstigere und inkrementellere Art sein, ein solches Netzwerk zusammenzustellen. Bis zu diesem Zeitpunkt haben sie, wann immer wir Raumsonden und Satelliten in den Weltraum geschickt haben, in der Regel direkt mit erdbasierten Stationen kommuniziert und Software und Ausrüstung verwendet, die speziell für diese spezielle Mission entwickelt wurde (und oft danach verworfen wurde).

Was wäre, wenn Wissenschaftler und Ingenieure jedes Schiff oder Objekt, das in den Weltraum befördert wurde, ausrüsteten - von Weltraumstationen, Orbital-Teleskopen, Sonden im Orbit um den Mars oder anderen Planeten bis hin zu Roboterroversen, die fremde Landschaften erkundeten -, damit alle miteinander kommunizieren konnten miteinander und dienen als Knoten eines ausgedehnten interplanetarischen Netzwerks? Wenn Sie auf der Erde nach einer Metapher suchen, können Sie sich vorstellen, wie Ihr Laptop, Ihr Tablet, Ihr Smartphone, Ihre Spielekonsole, Ihre Webcam und Ihr Home Entertainment-Center eine Verbindung zu Ihrem WLAN-Router herstellen und Inhalte miteinander teilen können.

Neben der Weitergabe von Informationen kann ein solches interplanetares Netzwerk im Idealfall an das Internet der Erde angebunden werden, sodass Wissenschaftler sich mit Satelliten oder Rovers im Orbit verbinden können und auf die gleiche Weise nachsehen können, wie sie jetzt auf der Website der NASA zu finden sind.

"Das Netzwerk, das die NASA bald aufbauen wird, könnte das Netzwerk sein, über das Wissenschaftler erstaunliche Details der marsianischen Geologie, der ozeanischen Bedingungen unter dem Eis von Jupiters kalter Mond Europa oder die turbulente Wolkendecke der Venus ausarbeiten", so ein Artikel aus dem Jahr 2005 technische Publikation IEEE Spectrum erklärt. "Es könnte sein, dass ein Weltraumforscher mit Heimweh E-Mails nach Hause schickt" [Quelle: Jackson].

7. Ein Internet, das im Weltraum funktioniert

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Das grundlegende Design des Internets ist nicht weltraumfreundlich, weshalb Wissenschaftler eine modifizierte Version entfernen, die ein neues Protokoll verwendet. Maciej Frolow / Die Bilddatenbank / Getty Images

Wir haben bereits die Idee der Verbindung von Raumfahrzeugen und Sonden in einem riesigen Netzwerk über den Weltraum angesprochen, damit Wissenschaftler sich auf diese Weise mit einer Website im Internet verbinden können. Einige Kritiker weisen jedoch darauf hin, dass dieser Ansatz möglicherweise nicht der beste ist, da das grundlegende Design des Internets im Weltraum nicht gut funktioniert. Das Internetprotokoll, das wir auf der Erde verwenden, beruht darauf, alles, was wir übertragen, aufzulösen, sei es Text, Sprache oder Video-Streaming, in kleine Datenstücke, die dann am anderen Ende wieder zusammengefügt werden, damit jemand anderes nachschauen kann an oder hören Sie es an. Das ist ein ziemlich guter Weg, Dinge zu tun, solange sich all diese Informationen mit hoher Geschwindigkeit mit wenigen Verzögerungen oder verlorenen Datenpaketen weiterbewegen, was auf der Erde nicht so schwer ist.

Sobald Sie in den Weltraum geraten sind, wo die Entfernungen enorm sind, stehen manchmal Himmelsobjekte im Weg und es gibt überall elektromagnetische Strahlung, die das Signal stört. Verzögerungen und Unterbrechungen des Datenflusses sind unvermeidlich. Aus diesem Grund arbeiten einige Wissenschaftler an der Entwicklung einer modifizierten Version des Internets, die eine neue Art von Protokoll verwendet, das als störungsresistente Vernetzung (DTN) bezeichnet wird. Im Gegensatz zu dem auf der Erde verwendeten Protokoll geht DTN nicht davon aus, dass eine durchgehende Ende-zu-Ende-Verbindung vorhanden ist, und es hängt an Datenpaketen, die es nicht sofort senden kann, bis die Verbindung wiederhergestellt ist. Um zu erklären, wie das funktioniert, verwendet die NASA eine Basketball-Analogie, bei der ein Spieler den Ball nur geduldig hält, bis ein anderer Spieler unter dem Korb offen ist, anstatt in Panik zu geraten und einen wilden Schuss zu werfen oder den Ball wegzuwerfen. Im Jahr 2008 führte die NASA ihren ersten Test mit DTN durch, mit dem sie Dutzende von Bildern von einem Raumfahrzeug, das sich etwa 20 Millionen Meilen (32,187 Millionen Kilometer) von der Erde entfernt befindet, überträgt [Quelle: NASA].

6. Satelliten und Relaisstationen für andere Planeten bauen

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Satelliten schweben im Weltall, mit dem Mond im Vordergrund und der Erde im Hintergrund. Lebensgröße / Getty Images

Eine der größten Herausforderungen bei der Kommunikation mit einer Mars-Basis ist, dass der Mars in Bewegung ist. Manchmal ist es möglich, dass eine Basis von der Erde abgewandt wird, und gelegentlich - etwa alle 780 Tage der Erde - haben Mars und die Erde die Sonne direkt zwischen sich. Diese Ausrichtung, genannt Verbindungkönnte die Kommunikation wochenlang beeinträchtigen oder sogar blockieren, was eine ziemlich einsame, furchterregende Perspektive wäre, wenn Sie ein Astronaut oder ein marsianischer Kolonist wären.Glücklicherweise haben europäische und britische Forscher möglicherweise eine Lösung für dieses schwierige Dilemma gefunden.

Satelliten umkreisen normalerweise Planeten in Kepler-Umlaufbahnen, benannt nach dem Astronomen Johannes Kepler aus dem 17. Jahrhundert, der mathematische Gleichungen schrieb, die beschreiben, wie sich Satelliten bewegen. Die europäischen und britischen Forscher haben jedoch vorgeschlagen, ein Paar Kommunikationssatelliten um den Mars in eine sogenannte Nicht-Kepler-Umlaufbahn zu bringen, was im Wesentlichen bedeutet, dass sie sich nicht auf einem kreisförmigen oder elliptischen Pfad um den Mars bewegen, sondern auf der Seite a bisschen, damit der Planet nicht in der Mitte wäre. Um in dieser Position zu bleiben, müssten die Satelliten jedoch den Auswirkungen der Schwerkraft entgegenwirken, die sie in Richtung Mars ziehen würden. Um sie an Ort und Stelle zu halten, haben die Wissenschaftler vorgeschlagen, sie mit elektrischen Ionenantriebsmotoren aus solaren Strom zu versorgen und winzige Mengen Xenon-Gas als Treibmittel zu verwenden. Dies würde es den Satelliten ermöglichen, die Funksignale kontinuierlich weiterzuleiten, selbst wenn Mars und Erde in Verbindung stehen [Quelle: Phys.org].

5. Hinterlasse eine Brotkrumen-Spur von Relais

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Was wäre, wenn sich eine Staffelkette zwischen dem Sternenschiff und der Erde befindet? Taxi / Getty Images

Bei der interplanetaren Kommunikation geht es natürlich nicht nur um unser eigenes Sonnensystem. Seit Astronomen 1995 den ersten Planeten entdeckten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist, haben Wissenschaftler zahlreiche andere Exoplaneten entdeckt, wie Welten außerhalb unseres Sonnensystems [Quelle: NASA] genannt werden. Im Oktober 2012 entdeckten sie sogar einen Planeten, der ungefähr so ​​groß wie die Erde war und den Stern Alpha Centrauri B umkreiste, der sich im nächstgelegenen Nachbarensystem der Sterne befindet, etwa 2,38 Billionen Meilen (3,78 Billionen Kilometer) entfernt [Quelle: Betts].

Das ist eine gewaltige Entfernung, um sicher zu sein. Trotzdem stellen sich einige Weltraumforscher vor, eines Tages ein riesiges Raumschiff zu starten, das im Wesentlichen eine bewegliche, in sich geschlossene Miniaturversion der Erde wäre, die in der Lage ist, aufeinanderfolgende Generationen von Astronauten aufrechtzuerhalten, die sich durch den interstellaren Raum wagen, um andere bewohnbare Planeten und andere Planeten zu erreichen möglicherweise sogar Kontakt mit außerirdischen Zivilisationen.

Das Projekt Icarus, ein kürzlich von Weltraumforschern und Futuristen angestrebtes Projekt, um eine Blaupause für eine solche Mission zu entwickeln, überlegte, wie ein solches Schiff weiterhin mit der Erde kommunizieren kann, da es immer weiter ins Unbekannte gerät. Sie haben eine faszinierende Lösung gefunden: Auf dem Weg würde das riesige Schiff in regelmäßigen Abständen leere Treibstoffkanister abwerfen, die mit einer Signalrelais-Ausrüstung ausgestattet waren, und eine Kette bilden, die Meldungen vom Raumfahrzeug zur Erde zurückleiten würde. "Die Idee ist, dass mit einer Staffelkette zwischen Icarus und Erde jeder" Hopfen "des Signals eine viel kürzere Entfernung ist als die gesamte Entfernung von mehreren Lichtjahren." Pat Galea, ein britischer Ingenieur, der am Designprojekt beteiligt war, schrieb 2012. "Wir könnten also möglicherweise den Sendeleistungsbedarf oder die Antennengröße bei Icarus reduzieren oder alternativ die Datenrate erhöhen, die über die Verbindung gesendet werden kann" [Quelle: Galea].

4. Richten Sie ein Array von Riesenantennen für den Empfang von Nachrichten ein

10 Besten Ideen für interplanetare Kommunikation: ideen

Wissenschaftler haben vorgeschlagen, mehrere Sonnensysteme zu errichten, die sStations empfangen. Dies wären riesige Anordnungen von Antennen, die sich über viele Kilometer an verschiedenen Orten der Erde erstrecken. Cultura / Walter Zerla / Getty Images

Die Wissenschaftler und Zukunftsforscher, die an Project Icarus arbeiten - ein spekulativer Versuch, ein Raumschiff zu entwerfen, das in der Lage ist, das nächste benachbarte Sternensystem zu erreichen, das etwa 2,38 Billionen Meilen (3,78 Billionen Kilometer) entfernt ist - haben viel darüber nachgedacht, wie ein solches Schiff aussehen könnte Bleiben Sie in Kontakt mit der Erde, während sie durch das enorme interstellare Weltall reist. Im vorigen Punkt dieser Liste haben wir das Konzept einer brotkrümeligen Spur von Kommunikationsverbindungen erwähnt, die das Raumschiff hinterlassen würde. Aber auf der Erde standen die Beobachter der Mission immer noch vor der Herausforderung, die Signale des Raumschiffs aufzunehmen und die elektromagnetischen Umgebungsgeräusche des Weltraums herauszufiltern - eine Aufgabe, die durch die Erdatmosphäre noch schwieriger wird, was die Signale schwächen würde.

Um dies zu maximieren, haben die Planer von Project Icarus vorgeschlagen, mehrere Empfangsstationen für ein Sonnensystem zu errichten. Dies wären riesige Anordnungen von Antennen, die sich über viele Kilometer an verschiedenen Orten der Erde erstrecken. Die Antennen in einem solchen Array würden in einer Synergie zusammenarbeiten, um die schwachen Signale mit Sternenschiff-Nachrichten zu erkennen und zu erfassen. (Denken Sie an diese Analogie: Wenn ein Baseballspieler in einem Baseballstadion einen Home Run auf die Tribüne schlägt, ist es wahrscheinlicher, dass der Ball von einem Fan gefangen wird, wenn die Tribünen voll sind.) Weil die Erde die Antennen dreht In einer bestimmten SSRS würde nur für einen kleinen Teil des Tages auf das entfernte Raumschiff gezeigt, und das Wetter an diesem Ort auf der Erde könnte den Empfang behindern. Aus diesem Grund kann es sinnvoll sein, mehrere Antennenarrays an verschiedenen Orten der Erde zu bauen, um sicherzustellen, dass wir in einer nahezu kontinuierlichen Kommunikation bleiben können [Quelle: Galea].

3. Verwenden Sie die Sonne als Signalverstärker

10 Besten Ideen für interplanetare Kommunikation: interplanetare

Was wäre, wenn das Kommunikationsschiff die Sonne als Linse benutzte, um die Signale des Raumschiffs zu vergrößern und auf die Erde zu leiten? Rob Atkins / Die Bilddatenbank / Getty Images

Hier ist noch eine andere Idee, die von den Forschern des Projekts Icarus geschlüpft wurde. Gemäß Einsteins Relativitätstheorien kann die Gravitationskraft extrem massiver Objekte tatsächlich das in ihrer Nähe vorbeiziehende Licht ablenken und es so konzentrieren, wie dies bei einer Handlupe der Fall ist. Dies brachte das Projekt Icarus Think Tank auf die Idee, diesen Effekt zu verwenden, um Übertragungen von einem entfernten Raumfahrzeug aus zu fokussieren und zu verstärken.Die Art und Weise, wie sie es tun würden, ist für einen Nichtphysiker ein wenig schwierig zu ergründen: Ein Raumschiff, das Kommunikationsübertragungen empfangen kann, würde sich im interstellaren Raum gegenüber der Raumrichtung des Raumschiffes befinden, etwa 51 Milliarden Meilen (82 Milliarden) Kilometer) von der Sonne entfernt. Das ist wirklich sehr weit - ungefähr 18 Mal so weit wie Pluto von der Sonne entfernt -, aber nehmen wir an, dass eine Zivilisation der Erde, die in der Lage ist, ein Sternenschiff von einer Billion von Kilometern Entfernung von der Erde zu senden, das kann. Das Kommunikationsschiff würde dann die Sonne als Linse verwenden, um die Signale des fernen Raumschiffs zu vergrößern, und sie dann über ein anderes System, z. B. ein Netzwerk von Satelliten mit Laserverbindungen, zurück zur Erde senden.

"Der potenzielle Gewinn dabei ist immens", erklärte der Ingenieur Pat Galea 2012 Discovery News. "Die Sendeleistung des Icarus könnte auf wesentlich niedrigere Pegel heruntergefahren werden, ohne die verfügbare Datenrate zu beeinträchtigen oder wenn die Leistung gleich bleibt könnten wir viel mehr Daten erhalten, als eine direkte Verbindung bieten würde. " So genial es auch sein mag, es gibt auch Komplikationen im Jupiter-Bereich. Es wäre zum Beispiel notwendig, das Empfänger-Raumschiff so zu halten, dass die Signale des Raumschiffs zu jeder Zeit nahezu perfekt ausgerichtet sind, und es auf diese Weise zu halten, könnte sich als sehr schwierig erweisen. [Quelle: Galea, Obousy et al.].

2. Superempfindliche elektronische Ohren für extrem schwache Signale aus dem Weltraum

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Die Goldstone-Antenne der Deep Space Station (Kalifornien) ist Teil des Deep Space Network (DSN), eines internationalen Netzwerks aus großen Antennen und Kommunikationseinrichtungen, die interplanetare Raumfahrzeugmissionen unterstützen. Harald Sund / Die Bilddatenbank / Getty Images

Zu dem Zeitpunkt, zu dem Übertragungen von einem fernen Raumfahrzeug die Erde erreichen, sind sie bis zu dem Punkt abgebaut, an dem ein Signal tatsächlich weniger als ein Photonenwert enthalten kann [Quelle: Rambo]. Und das ist wirklich sehr schwach. Denken Sie daran, dass Photonen, die winzigen masselosen Teilchen, die die kleinste Energieeinheit sind, unglaublich klein sind. Ein typisches Handy strahlt jede Sekunde 10 bis 24 Potenzen aus [Quelle: University of Illinois]. Dieses verblüffend schwache Signal aus der unwiderruflichen Kakophonie des Weltraums herauszuholen und ein Gefühl dafür zu geben, könnte ebenso schwierig sein wie beispielsweise das Auffinden einer Botschaft, die irgendwo in den Ozeanen der Erde in einer Flasche schwebt. Laut der NASA-Website Space Technology Program, die diese Art der Problemlösung übernimmt, haben Forscher eine faszinierende Lösung gefunden.

Anstatt ein einzelnes Signal oder einen Energieimpuls auszusenden, würde ein Raumschiff, das versucht, mit der Erde zu kommunizieren, viele Kopien dieses Signals auf einmal aussenden. Wenn die geschwächten Signale zur Erde gelangten, benutzte die Missionskontrolle ein Gerät, das als strukturierter optischer Empfänger oder Guha-Empfänger (nach dem Wissenschaftler Saikat Guha, der das Konzept erfunden hatte) genannt wurde, um die überlebenden winzigen, schwachen Teile von allem wieder zusammenzusetzen diese doppelten Signale und fassen sie zusammen, um die Nachricht zu rekonstruieren [Quellen: Rambo, Guha]. Stellen Sie sich das so vor: Nehmen Sie eine Nachricht auf ein Blatt Papier, drucken Sie dann tausend Kopien davon, lassen Sie sie durch einen Schredder laufen und mischen Sie dann die winzigen Stücke, die daraus resultieren. Selbst wenn Sie die meisten dieser kleinen Stücke in den Papierkorb werfen, können Sie mit den verbleibenden noch genügend Informationen erhalten, um die Nachricht auf dem Papier zu rekonstruieren.

1. Schneller als das Licht Neutrinophone

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Ein Modell des Large Hadron Collider (LHC) -Tunnels, wie er im Besucherzentrum der CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) in Genf-Meyrin, Schweiz, zu sehen ist. Der LHC ist der weltweit größte und leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger. Johannes Simon / Getty Images

Unabhängig von der Anzahl der komplizierten, komplizierten Geräte, die wir entwickeln, um schwache Kommunikationssignale zusammenzusetzen, die uns aus dem Weltraum zu erreichen versuchen, stehen wir immer noch vor einem noch schwierigeren Problem. In unserem Sonnensystem sind die Entfernungen so groß, dass eine einfache, sofortige Hin- und Her-Kommunikation der Art, wie wir sie auf der Erde gewohnt sind - ein Videogespräch im Skype-Stil - nicht wirklich möglich ist. zumindest mit der heutigen Technologie. Und wenn wir zu Planeten außerhalb unseres Sonnensystems reisen, wäre das ziemlich unmöglich. Wenn ein Raumschiff unseren nächsten interstellaren Nachbarn, das Alpha Centauri-Sternensystem, Billionen von Kilometern entfernt erreichen würde, würde es 4,2 Jahre dauern, bis jede Seite einer Sprach-, Video- oder Textübertragung diese überwältigende Entfernung durchquert. Deshalb sind Visionäre schon lange fasziniert von der Idee, Nachrichten über Strahlen von subatomaren Teilchen zu übertragen, die sich schneller als Licht ausbreiten würden.

Wow - das hört sich nach einer einfachen Lösung an, nicht wahr? Aber rate mal wieder. Damit dieses Schema funktionieren kann, müssten wir anscheinend ein großes Loch in Einsteins spezieller Relativitätstheorie schlagen, wodurch verhindert wird, dass sich etwas schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegt. Andererseits ist es vielleicht nicht so. Im Jahr 2012 veröffentlichten zwei Mathematiker einen Artikel in einer britischen wissenschaftlichen Zeitschrift, in dem behauptet wird, dass es eine Möglichkeit gibt, Einsteins Berechnungen zu unterbinden und zu zeigen, dass Geschwindigkeiten über dem Licht tatsächlich möglich sind [Quelle: Moskowitz]. Wenn sich diese Andersdenkenden jedoch als richtig herausstellen, müssen wir immer noch Beweise dafür finden, dass sich Teilchen schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen können, und bisher haben wir dies nicht getan.

Es gab ein hochgradig publiziertes Experiment aus dem Jahr 2011, bei dem Forscher des CERN-Teilchenbeschleunigers in Europa angeblich getaktete Teilchen namens Neutrinos waren, die sich ein winzig kleines Stückchen schneller bewegen als Einsteins Geschwindigkeitslimit.Wie sich jedoch herausstellte, verursachte ein Fehler im Glasfaserkabel in der Ausrüstung der Forscher anscheinend eine falsche Anzeige (es war nicht vollständig eingesteckt) [Quelle: Boyle]. Das brachte den Kibosh vorerst auf die Aussichten eines kosmischen Neutrinophons.

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Anmerkung des Autors: 10 beste Ideen für interplanetarische Kommunikation

Die Vorstellung, Live-Streaming-Videos vom Mars zur Erde zu senden, erscheint einem Mitglied der tausendjährigen Generation, der in einer Zeit aufgewachsen ist, als er ein Handygespräch mit jemandem auf der anderen Seite des Westens hatte, nicht weit entfernt Planet ist keine große Sache. Aber es bleibt ziemlich umwerfend für mich, vielleicht weil ich alt genug bin, um mich daran zu erinnern, wie schwierig und teuer es war, ein altmodisches analoges Ferngespräch von der Ostküste nach Kalifornien zu führen. Vor ein paar Jahren bekam ich einen kleinen Schock, als ich mich per E-Mail


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