星际旅行的坏消息：光速宇宙飞船将难以保持联系

沟通是关键。在地球上如此，在太空中也是如此。但在太空中，你需要面对生活中的一个重要事实。光速是有限的，世界之间的距离相当大；在恒星系统之间它们是巨大的。最近的一项分析设想了与接近光速飞行的航天器进行通信会是什么样子。这当然不是一个好消息。

研究人员 David Messerschmitt、Ian Morrison、Thomas Mozdzen 和 Philip Lubin 在他们的分析中设想了两种场景，即一艘宇宙飞船靠近太空飞行。。这种飞行器目前还不存在，但物理学上没有任何证据否认它是可以建造的。它是一种永远不会失去推力的飞行器，并以 1g 的加速度移动，与我们站在地球上时的重力相同。

第一种情况是宇宙飞船在远离地球时保持这种加速度。起初，通信会起作用，尽管由于光速的有限性而存在延迟，但一段时间后，来自地球的消息将无法再到达航天器。随着飞船的速度越来越接近光速，它总是比信息领先一步。然后航天器将不再与地球接触。

还有另一个奇特的效果，但这是在飞船上的。接近光速运动的物体所经历的。它的时钟变慢了。所以对于船上的人来说，宇宙飞船以 1g 的速度加速只需要20年到达银河系中心（距离26,000光年）。而仅用了45年就到达了可见宇宙的边缘（数百亿光年之外）。

第二种情况是航天器以 1g 的速度加速一段时间，然后在接近目的地时以 1g 的速度减速。来自地球的通信将以与第一种情况相同的方式受到影响，直到在减速阶段，所有消息都赶上飞船。相反，目的地可以与航天器通信，但随着航天器越来越近，消息往往会累积。在它们非常接近之前，您不会收到一组分散的消息来宣布它们的到来。

作者写道：“星际航天器及其机组人员必须接受高度自主的操作，并放弃在整个任务过程中与出发地或目的地的人员保持操作和社交互动的观念，发射后或着陆前的短时间内除外。”在报纸上。

这项工作着眼于一些经典效应和相对论效应，但还有更多尚未考虑到的效应会影响通信。来自移动船只的信号会经历多普勒效应，就像救护车警报器在接近或远离您时会改变音调一样。因此，您需要能够检测频率随时间变化的光的天线。还有相对论性像差：运动物体的光以圆锥形集中在运动方向。

因此，如果我们建造了一艘宇宙飞船，一段时间后，它的船员就会孤身一人。

论文已发布到预印本服务器arXiv。

本文的早期版本发表于。