Nie poprowadzisz wideorozmowy z astronautami na Marsie. Oto dlaczego [wideo]

Do 2024 roku NASA pragnie ponownie sprowadzić astronautów na Księżyc, a później, bo po roku 2030, wysłać pierwszą załogową misję na Marsa. SpaceX posiada natomiast bardzo ambitne plany, aby astronauci firmy postawili swoje stopy na Czerwonej Planecie już w roku 2026. Realizacja tych zamiarów będzie bardzo trudna. Te stwarzają wyzwania nie tylko w kwestii samego transportu czy budowy bezpiecznej bazy dla astronautów, ale również międzyplanetarnej komunikacji.

Niezależnie od tego, kto zrealizuje swoje plany jako pierwszy, komunikacja między Ziemią, a astronautami na Marsie będzie równie trudna. Dlaczego? Spieszę z wyjaśnieniem.

Miliony kilometrów do pokonania

Mars i Ziemię dzieli dużo większy dystans, niż Ziemię i Księżyc. W najlepszym wypadku mowa o odległości około 60 milionów kilometrów, a w najgorszym nawet 401 milionów kilometrów, co daje średnią 225 milionów kilometrów. Dlatego trudne będzie zarówno wysłanie astronautów na Czerwoną Planetę, jak i późniejsze komunikowanie się z nimi.

NASA oraz inne agencje kosmiczne i przedsiębiorstwa z sektora kosmicznego wysyłają komendy wszelkim swoim kosmicznym pojazdom, zlokalizowanym zarówno na orbicie okołoziemskiej, jak i daleko w Układzie Słonecznym, a także odbierają od nich dane, wykorzystując komunikację radiową. Takie marsjańskie łaziki wysyłają na przykład swoje sygnały sondom krążącym wokół Marsa. Te przekazują je na Ziemię, gdzie odbiera je globalna sieć anten DSN (ang. Deep Space Network). W odwrotnym kierunku sygnały podążają tą samą drogą.

Łazik Perseverance, który dotrze na Marsa już za kilka dni. Wizja artysty. | Źródło: NASA/JPL-Caltech

Problem prędkości światła

Fale radiowe to rzecz jasna fale elektromagnetyczne, a więc poruszają się z prędkością światła. Prędkość światła to największa prędkość, z jaką cokolwiek, co możemy zaobserwować, jest w stanie poruszać się w otaczającej nas przestrzeni i bezmiarze Wszechświata. W próżni wynosi ona 299 792 458 metry na sekundę. Chociaż w odniesieniu do możliwości naszych środków transportu jej wartość jest gigantyczna, w skali kosmosu okazuje się frustrująco mała.

Gdy patrzymy na gwiazdy na niebie, widzimy je nie w takim stanie, w jakim rzeczywiście są teraz, a w takim, w jakim były wcześniej. Na przykład, jeśli jakaś jest oddalona od Ziemi od 5 lat świetlnych, podziwiamy ją taką, jaka była 5 lat temu. Podobnie jest w przypadku obiektów zlokalizowanych miliardy lat świetlnych dalej. Ten fakt obrazuje, jak wolna jest prędkość światła.

Powolność prędkości światła daje się jednak we znaki także w samym Układzie Słonecznym. Jak swego czasu w formie animacji opublikowanej w serwisie YouTube zademonstrował James O’Donoghue, naukowiec z Japońskiej Agencji Kosmicznej (JAXA), sprawia ona, że komunikacja w czasie rzeczywistym między Ziemią a astronautami na Marsie nie będzie możliwa.

Nawet gdy Mars i Ziemia znajdują się wyjątkowo blisko siebie, czyli gdy dzieli je 54,6 milionów kilometrów, sygnał radiowy wysłany z Ziemi potrzebuje aż trzech minut i dwóch sekund, by dotrzeć na Czerwoną Planetę. W związku z tym z astronautami na Marsie nie będzie można prowadzić chociażby wideokonferencji.

Niestety, omówionych problemów nie rozwiąże przejście na inny system komunikacji, taki jak kosmiczno-laserowy, który był już przez NASA wielokrotnie testowany. Chociaż pozwoli on na przesyłanie jednocześnie znacznie więcej danych (10 do 100 razy więcej), dane te wciąż będą potrzebować tak samo dużo czasu, aby dotrzeć do celu.

Sonda przesyłająca dane na Ziemię z pomocą lasera. Wizja artysty. | Źródło: NASA/Centrum Lotów Kosmicznych imienia Roberta H. Goddarda

Źródło: Business Insider, fot. tyt. NASA/JPL