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太阳放大信号,星际通信轻松实现

时间:2023-06-26|浏览:185

未来,人类想要将探测器送往太阳系附近的恒星系统并保持通信,首先要解决一个重要问题——星际通信。在宇宙中,即使是最集中的信号也会逐渐扩散到巨大的空间中。科学家估计,如果要从距离太阳最近的恒星(比邻星,约4.24光年)向地球发送功率为一瓦的信号,就需要一座口径超过50公里的射电望远镜才能接收到。

40年前,旅行者一号携带一台22.4瓦的发射器离开了地球。目前,旅行者一号已经飞到太阳系的边缘,即将进入星际空间(或已经进入),距离地球138个天文单位或者0.002光年。

由于从如此遥远的距离传回地球的信号会大幅度衰减,当信号到达地球时,仅剩下十亿亿分之一瓦的功率,需要一座口径70米的望远镜才能收集到足够强的信号。即便如此,探测器也只能以每秒160比特的速度缓慢传回数据。

如果想要获取比邻星传回的高质量数据、图像甚至视频,就需要一座庞大的望远镜,大小相当于一个小国家。但这是非常不现实的,天文学家需要找到其他方法。

100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了物体会扭曲周围的时空,而质量越大,扭曲作用越强。这一预言早已被证实,天文学家利用星系的强大引力放大远距离星光,甚至计算恒星的质量。

太阳也会扭曲经过它旁边的光线。因此,我们可以利用太阳的引力来放大星际探测器传回的信号,而无需安装超大型望远镜或大幅增加探测器的功率。这种技术不同于《三体》中描绘的直接利用太阳本身作为信号放大器。

之前有分析推测,太阳的日冕可能会产生很多噪音。但最新研究表明,天体物理学家Michael Hippke认为这样的计划仍然可行。

通过计算发现,利用太阳引力透镜的1米望远镜可以实现与传统9至45公里望远镜相同的数据接收速率。如果使用39米的地面望远镜,星际探测器的发射功率需要达到百万瓦特,这是非常不现实的。此外,利用太阳作为引力透镜的卫星不需要任何技术改进。

两年前,飞掠冥王星的新地平线号探测器收集到了6.25G的数据,然而传回地球需要一年半的时间,传输速度非常慢。如果未来发射星际探测器前往遥远的太空,我们当然希望能够尽早接收完数据,早日领略太阳系外的世界,而不是花上一生的时间等待。

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