Пульсации в пространстве-времени: ученые объяснили уникальный метод связи в космосе.

Когда астрономы впервые зафиксировали гравитационные волны в 2015 году, это открыло новые горизонты в понимании Вселенной. Ранее астрономия полагалась на наблюдения света в различных его диапазонах. Свет также используется для связи, в основном через радиоволны. Возможно ли использовать гравитационные волны для передачи информации? Ученые исследовали эту идею в новом исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, сообщает ScienceAlert.

Гравитационные волны

По мнению исследователей, открытие гравитационных волн дало возможность по-новому изучать Вселенную и различные экстремальные астрофизические события. Более того, эти волны могут стать новым способом космической связи. Напоминаем, что гравитационные волны возникают при столкновении черных дыр и нейтронных звезд, но предполагается, что они также образуются в результате других экстремальных космических явлений. Эти волны представляют собой колебания в структуре пространства-времени.

Традиционная электромагнитная связь имеет свои ограничения. Сигналы ослабевают на больших расстояниях, атмосферные явления могут нарушать радиосвязь, рассеивать и искажать ее. Космическая погода также может создавать помехи в связи в космосе.

Гравитационно-волновая связь

По мнению авторов исследования, гравитационно-волновая связь может решить эти проблемы. Она устойчива в экстремальных условиях и теряет минимальное количество энергии на огромных расстояниях. Кроме того, она преодолевает проблемы, мешающие работе электромагнитной связи. Эта форма связи может обеспечить передачу информации на значительные расстояния.

Для реализации этой технологии необходимо создать искусственные гравитационные волны в лабораторных условиях. Однако создание таких волн представляет собой одну из основных проблем современности.

Очевидно, что невозможно воссоздать в лаборатории событие, подобное столкновению черных дыр. Тем не менее, такие попытки уже предпринимались. Одна из первых включала вращающиеся массы. Однако скорость вращения, требуемая для генерации гравитационных волн, была недостижима, отчасти из-за недостаточной прочности материалов. Другие попытки включали использование пьезоэлектрических кристаллов, сверхтекучих жидкостей, пучков частиц и даже мощных лазеров. Проблема этих попыток заключается в том, что, хотя физики понимают теорию, стоящую за ними, у них все еще нет необходимых материалов. Кроме того, такие гравитационные волны очень сложно обнаружить, даже если они могут быть созданы, из-за малых масс, участвующих в их образовании. Поэтому ученые подчеркивают необходимость более продвинутых технологий.

Проблемы нового способа связи в космосе

Несмотря на то что гравитационные волны избегают ряда проблем, с которыми сталкивается электромагнитная связь, у них есть свои сложности. Поскольку гравитационные волны могут распространяться на большие расстояния, они подвержены затуханию, фазовым искажениям и сдвигам поляризации из-за взаимодействия с плотной материей, космическими структурами, магнитными полями и межзвездной средой. Это может не только ухудшить качество сигнала, но и затруднить его расшифровку.

Ученые отмечают, что для использования гравитационных волн в связи необходимо также выяснить, как их модулировать. Модуляция сигнала является ключевым элементом связи.

В глубококосмическом пространстве связь через электромагнитные волны ограничена огромными расстояниями и помехами от космических явлений. Поэтому гравитационно-волновая связь представляется многообещающим решением этих проблем. Она обеспечит стабильное высокое качество сигнала, что крайне важно для миссий за пределами Солнечной системы, утверждают ученые.