Пульсації у просторі-часі: вчені розповіли про незвичайний спосіб космічного зв’язку.

Коли астрономи вперше виявили гравітаційні хвилі у 2015 році, це дозволило по-новому поглянути на Всесвіт. До цього астрономія покладалася на спостереження світла у всіх його довжинах хвиль. Ми також використовуємо світло для зв'язку, в основному радіохвилі. Чи можемо ми використовувати гравітаційні хвилі для зв'язку? Цю ідею розглянули науковці у новому дослідженні, опублікованому на сервері препринтів arXiv, пише ScienceAlert.

Гравітаційні хвилі

За словами вчених, виявлення гравітаційних хвиль відкриває нові можливості для вивчення Всесвіту та окремих екстремальних астрофізичних явищ. З іншого боку, ці хвилі можуть стати новим типом космічного зв'язку. Нагадаємо, що гравітаційні хвилі виникають внаслідок зіткнення чорних дір та нейтронних зірок, але вважається, що вони також виникають через інші екстремальні явища у космосі. Ці хвилі є пульсаціями у тканині простору-часу.

Традиційний електромагнітний зв'язок має певні недоліки. Сигнали послаблюються з відстанню, атмосферні ефекти можуть заважати радіозв'язку, розсіюючи та спотворюючи його. Космічна погода також може заважати зв'язку в космосі.

Гравітаційно-хвильовий зв'язок

Ці проблеми, на думку авторів дослідження, може вирішити гравітаційно-хвильовий зв'язок. Він надійний в екстремальних умовах і втрачає мінімальну кількість енергії на надзвичайно великих відстанях. Він також долає проблеми, що заважають електромагнітному зв'язку. Цей зв'язок може забезпечити передачу інформації на величезні відстані.

Для розвитку цієї технології необхідно створити штучні гравітаційні хвилі в лабораторії. Але створення штучних гравітаційних хвиль є однією з великих проблем на сьогоднішній день.

Очевидно, що немає способу відтворити в лабораторії таку подію, як зіткнення чорних дір. Але спроби вже були. Одна з перших спроб включала обертові маси. Однак швидкість обертання, необхідна для створення гравітаційних хвиль, була неможливою, частково через те, що матеріали були недостатньо міцними. Інші спроби включали п'єзоелектричні кристали, надтекучі рідини, пучки частинок і навіть потужні лазери. Проблема з цими спробами в тому, що, хоча фізики розуміють лежачу в їх основі теорію, у них поки немає потрібних матеріалів. Ще одна проблема полягає в тому, що такі гравітаційні хвилі дуже важко виявити, навіть якщо вони можуть бути створені через малі маси, які брали участь у їх створенні. Тому потрібні більш просунуті технології, кажуть вчені.

Проблеми нового способу зв'язку в космосі

Хоча гравітаційні хвилі уникають деяких проблем, з якими стикається електромагнітний зв'язок, все ж у них є свої труднощі. Оскільки гравітаційні хвилі можуть переміщатися на великі відстані, вони стикаються з проблемами затухання, фазових спотворень і зсувів поляризації через взаємодію з щільною матерією, космічними структурами, магнітними полями та міжзоряною матерією. Це може не тільки погіршити якість сигналу, але й ускладнити його розшифровку.

Вчені кажуть, що для використання гравітаційних хвиль для зв'язку також потрібно з'ясувати, як їх модулирувати. Модуляція сигналу є вирішальною для зв'язку.

У глибокому космосі зв'язок за допомогою електромагнітних хвиль обмежений величезними відстанями та перешкодами від космічних явищ. Тому гравітаційно-хвильовий зв'язок, здається, може бути хорошим рішенням цих проблем. Він дозволить підтримувати постійно хорошу якість сигналу, що є надзвичайно важливим для місій за межами Сонячної системи, кажуть вчені.