星際通信

星際通信

星系與星系之間進行數據的交換或數據的傳達。遠距離通訊是人類探索太陽系外世界的最大障礙之一。目前人類科技還無法做到星際通信。

局限性


為什麼遙遠星際間的通訊很困難?有三個原因:
電磁波的傳播能量隨著距離而衰減。
宇宙雖然是真空,但是也會有物質對電磁波進行散射和吸收。
背景輻射造成噪音干擾。
1.
電磁波的傳播能量隨著距離而衰減。
2.
宇宙雖然是真空,但是也會有物質對電磁波進行散射和吸收。
3.
背景輻射造成噪音干擾。
所以無線電信號經過遠距離傳輸,會變成亂碼或大幅度衰落。

理論


宇宙微波背景輻射是什麼呢?它其實是137億年前宇宙誕生遺留下來的電磁輻射。科學家們認為,至今我們沒能聽到來自外星生物的聲音,原因之一可能就是這種背景“噪音”淹沒了所有其他聲音。
而利用太陽可以做到這一點。根據愛因斯坦廣義相對論,太陽的巨大質量讓它能扭曲周圍的時空,所以,太陽就像一個巨型透鏡,彎曲所有經過身邊的光線。如果這時候,放一個探測器在合適的焦距上接收被太陽聚焦的光線,由此產生的圖像就被無限放大。
而最近的這個焦點,就是距離太陽550天文單位的某一點(天文單位:即Astronomical Unit,簡寫AU,是地球和太陽的平均距離。1 AU≈ 1.496億千米)。
現在,讓我們來模擬怎利用太陽來進行星際通信。就選擇上圖那個充滿神秘色彩的半人馬座阿爾法星吧,和地球相距4.37光年的半人馬座阿爾法星,是除太陽外距離我們最近的恆星。
首先,我們將一個無線電轉播衛星放在上述的焦點處,然後,在阿爾法星建一個中繼轉播站,作為接收端,用來提高輸入和發出的信號。對於阿爾法星來說,最小的聚焦點將是距離它749AU的地方。
把這些裝置安置到位后,兩點之間通訊的錯誤率將會從1/2降至1/2,000,000。這樣的精度,達到了我們在本地用分散式網路(DSN)通訊的水平。並且這套裝置的發射功率只有十分之一毫瓦,比DSN天線少了幾個數量級。
在不遙遠的未來,利用這套裝置,雖然逃不過物理定律和光速的約束,但至少我們可以保證宇航員能清楚聽到經過4.37光年傳輸的聲音。更值得期待的是,如果外星人文明已經掌握了這種通訊方式,那麼我很有可能通過這套裝置,接入或者截取他們之間的通訊信號。