"Interstellare Astronauten würden aufgrund der Zeitdilatation mit jahrelangen Kommunikationsverzögerungen konfrontiert sein
Aufgrund der Gesetze der Physik wäre die Kommunikation mit Raumfahrzeugen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit eine große Herausforderung.
Aufgrund der atemberaubenden Entfernungen und Geschwindigkeiten, die erforderlich sind, wäre eine interstellare Reise für die Menschheit außerordentlich schwierig, wenn nicht unmöglich. Doch neue Forschungsergebnisse verdeutlichen noch eine weitere Herausforderung: Kommunikationsausfälle.
Das uns am nächsten liegende Sternensystem, Alpha Centauri, ist über vier Lichtjahre entfernt. Wenn wir uns also unter den Sternen ausbreiten wollen und sofern es in den nächsten Jahrhunderten keine ausgefallene technologische Revolution im Stiele Science-Fiction gibt, müssen wir es auf die „langsame“ Art und Weise tun.
Das heißt, wir bräuchten eine Antriebsmethode, die uns der Lichtgeschwindigkeit nahe bringt, sie aber nicht überschreitet. Aber selbst wenn wir dieses ehrgeizige Ziel erreichen würden, würde dieses futuristische Transportmittel alle möglichen Kommunikationsherausforderungen mit sich bringen, erklären Wissenschaftler in einem kürzlich in der Preprint-Datenbank arXiv hochgeladenen Artikel.
Das erste Problem besteht darin, dass sich Licht selbst nur mit endlicher Geschwindigkeit fortbewegen kann. Während dies die Kommunikation in der Nähe der Erde nicht wesentlich behindert, müssen sich Ingenieure bereits mit dieser Herausforderung auseinandersetzen, wenn sie mit Sonden kommunizieren, die durch das Sonnensystem geschickt werden. Beispielsweise dauert es Minuten, bis Nachrichten auf dem Mars ankommen, und Stunden, bis sie die äußeren Planeten erreichen. Für die Kommunikation über noch größere Entfernungen – wie etwa ein imaginäres Szenario eines Raumschiffs, das zu einem viele Lichtjahre entfernten Sternensystem geschickt wird – würde das bedeuten, dass es Jahre dauern würde, bis jede Nachricht das Raumschiff erreicht.
Aber das ist nicht die einzige Hürde. Die Spezielle Relativitätstheorie lehrt uns, dass die Uhren im gesamten Universum nicht synchronisiert sind. Reisende an Bord der Raumsonde würden eine Zeitdilatation erleben, bei der die Zeit langsamer vergehen würde als für Menschen auf der Erde. Dieser Effekt ist bereits messbar; Dies muss beispielsweise bei der Synchronisierung von Signalen von GPS-Satelliten berücksichtigt werden.
Aber in unserem vorgestellten Szenario bewegen sich unsere Reisenden so nah wie möglich an Lichtgeschwindigkeit. Dies ist für die Ausbreitung in die Galaxie unbedingt erforderlich. Aufgrund der Zeitdilatation würden die Passagiere die Jahre und Jahrzehnte der Reise nicht miterleben; Für sie vergingen, je nachdem, wie schnell sie sich bewegten, nur Wochen oder Monate.
Diese Zeitdilatation würde zu ernsthaften Problemen bei der Koordinierung von Nachrichten führen, was einen erheblichen Aufwand an Mathematik erfordert. Das ist zwar ärgerlich, aber nicht der schwierigste Teil einer interstellaren Reise. Stattdessen würde es bei Raumfahrzeugen, die sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, zu erheblichen Kommunikationsausfällen kommen.
In ihrer Arbeit untersuchten die Forscher zwei hypothetische interstellare Reiseszenarien. Im ersten Fall würden Reisende ihr Raumschiff weiterhin mit einer konstanten Beschleunigung von 1 g beschleunigen – der gleichen Beschleunigung, die auf natürliche Weise durch die Schwerkraft der Erde entsteht. Dies würde ihre Raumsonde immer näher an die Lichtgeschwindigkeit bringen.
Kurioserweise würde diese Art der konstanten Beschleunigung einen Ereignishorizont einführen. Wenn die Menschen auf der Erde eine Nachricht an die Raumsonde senden würden, wäre diese Nachricht auf die Lichtgeschwindigkeit beschränkt. Es würde auf das Raumschiff zurasen, aber in der Zwischenzeit würde sich auch das Schiff vom Signal entfernen. Wenn die Nachricht früh genug gesendet würde, würde sie das Schiff schließlich mit erheblicher Zeitverzögerung erreichen. Aber wenn man zu lange warten würden, würde die Nachricht nie ankommen; Das Raumschiff wäre der Botschaft immer einen Schritt voraus, und aus ihrer Sicht würden die Signale von der Erde irgendwann verschwinden.
Das zweite Szenario bietet unterschiedliche Herausforderungen. Die Forscher betrachteten den Fall eines Raumschiffs, das zu einem entfernten Ziel geschickt wurde. Zuerst beschleunigte das Raumschiff ständig, doch mitten in der Reise drehte es sich um und bremste ab, so dass es nicht einfach an seinem Ziel vorbeifliegt. Dieses Szenario würde eine Reihe eigener Kommunikationsherausforderungen mit sich bringen.
Erstens würde die Raumsonde nach einer bestimmten Zeit keine Nachrichten mehr von der Erde empfangen. Diese Nachrichten würden schließlich das Raumschiff erreichen, jedoch erst, nachdem es sein Ziel erreicht hat und sich nicht mehr bewegt.
Andererseits wäre das Raumschiff in der Lage, Signale zur Erde zu senden, und diese Signale würden immer ihre Ziele erreichen. Außerdem erreichten Signale, die vom Ziel (z. B. einer bereits auf dem fernen Planeten gegründeten Kolonie) gesendet wurden, das Raumschiff immer, während es in diese Richtung flog.
Die von der Raumsonde an den Zielort gesendeten Signale trafen jedoch erst kurz vor der Ankunft der Raumsonde dort ein. Zu diesem Zeitpunkt häuften sich alle gesendeten Nachrichten und kündigen die Ankunft der Raumsonde an.
Diese Realität bedeutet, dass die Kommunikation mit Raumfahrzeugen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit eine große Herausforderung darstellen würde. Alle interstellaren Fahrzeuge müssen unabhängig voneinander funktionieren, da sie nach einer gewissen Zeit von der Erde abgeschnitten werden. Wenn ein Problem auftritt, können sie es den Menschen auf der Erde mitteilen, aber sie werden keine Antwort hören.
Außerdem würden entfernte Kolonien erst kurz vor der Ankunft des Raumschiffs vom Start des Raumschiffs in ihre Richtung erfahren.
Egal was passiert, eine interstellare Reise wäre eine einsame Reise."
