Gli astronauti interstellari si troverebbero ad affrontare ritardi di comunicazione di anni a causa della dilatazione del tempo

A causa delle distanze e delle velocità strabilianti richieste, il viaggio interstellare potrebbe rivelarsi straordinariamente difficile, se non impossibile, da realizzare per l’umanità. Ma una nuova ricerca evidenzia un’altra sfida: i blackout comunicativi. Il sistema stellare più vicino al nostro, Alpha Centauri , è a più di 4 anni luce di distanza, quindi escludendo qualsiasi rivoluzione tecnologica fantascientifica nei prossimi secoli, se vogliamo diffonderci tra le stelle, dovremo farlo nel modo “lento“.  Ciò significa che avremmo bisogno di una sorta di metodo di propulsione che possa portarci vicino, ma non superare, la velocità della luce. Ma anche se dovessimo raggiungere questo obiettivo ambizioso, questa modalità di trasporto futuristica presenterebbe ogni sorta di sfide comunicative, spiegano gli scienziati in un articolo recentemente caricato nel database di prestampa arXiv. Il primo problema è che la luce stessa può viaggiare solo a una velocità finita:

Sebbene ciò non ostacoli gravemente la comunicazione vicino alla Terra, gli ingegneri devono già affrontare questa sfida quando comunicano con le sonde inviate attraverso il sistema solare. Ad esempio, i messaggi impiegano minuti per arrivare su Marte e ore per raggiungere i pianeti esterni. Per comunicazioni anche a distanza più lunga – come uno scenario immaginario di un veicolo spaziale inviato verso un sistema stellare a molti anni luce di distanza – significherebbe che un qualsiasi messaggio impiegherebbe anni per raggiungere la navicella. Ma questo non è l’unico ostacolo. La relatività speciale ci insegna che gli orologi non sono sincronizzati in tutto l’universo. I viaggiatori a bordo della navicella sperimenterebbero una dilatazione del tempo, in cui il tempo scorrerebbe più lentamente di quanto farebbe per le persone sulla Terra. Questo effetto è già misurabile; ad esempio, deve essere preso in considerazione per la sincronizzazione dei segnali dei satelliti GPS. Ma nel nostro scenario immaginato, i nostri viaggiatori si muovono il più vicino possibile alla velocità della luce:

Questo è assolutamente essenziale per la propagazione nella galassia. A causa della dilatazione del tempo, i passeggeri non vivrebbero anni e decenni di viaggio; per loro, a seconda della velocità con cui si muovevano, potevano passare solo settimane o mesi. Questa dilatazione temporale introdurrebbe seri problemi per il coordinamento dei messaggi, il che richiederebbe una notevole quantità di matematica. Anche se fastidioso, non sarebbe la parte più difficile del viaggio interstellare. Invece, i veicoli spaziali che viaggiano a una velocità prossima alla luce subirebbero gravi periodi di blackout delle comunicazioni. Nel loro articolo, i ricercatori hanno studiato due ipotetici scenari di viaggio interstellare:

Nel primo, i viaggiatori continuerebbero ad accelerare la loro navicella spaziale con un’accelerazione costante di 1 g, la stessa accelerazione fornita naturalmente dalla gravità terrestre. Ciò manderebbe la loro navicella spaziale sempre più vicina alla velocità della luce. Curiosamente, questo tipo di accelerazione costante introdurrebbe un orizzonte degli eventi. Se gli abitanti della Terra inviassero un messaggio alla navicella spaziale, quel messaggio sarebbe limitato alla velocità della luce. Avrebbe corso verso l’astronave, ma nel frattempo anche l’astronave si sarebbe allontanata dal segnale. Se il messaggio fosse stato inviato abbastanza presto, alla fine avrebbe raggiunto la nave dopo un notevole ritardo. Ma se avessero aspettato troppo, il messaggio non sarebbe mai arrivato; la navicella spaziale sarebbe sempre un passo avanti rispetto al messaggio e, dal loro punto di vista, i segnali provenienti dalla Terra alla fine si oscurerebbero. Il secondo scenario offre sfide diverse:

I ricercatori hanno considerato il caso di un veicolo spaziale inviato verso una destinazione lontana. All’inizio la navicella accelerava costantemente, ma a metà del viaggio si girava e decelerava in modo da non volare semplicemente vicino al suo bersaglio. Questo scenario introdurrebbe una serie di sfide comunicative. Innanzitutto, la navicella smetterebbe di ricevere messaggi dalla Terra dopo un certo periodo di tempo. Questi messaggi alla fine avrebbero raggiunto la navicella spaziale, ma solo dopo che avesse raggiunto la sua destinazione e avesse smesso di muoversi. D’altra parte, la navicella spaziale sarebbe in grado di inviare segnali alla Terra e tali segnali raggiungerebbero sempre i loro obiettivi. Inoltre, i segnali inviati dalla destinazione (ad esempio, una colonia già stabilita su un pianeta lontano) raggiungerebbero sempre la navicella spaziale mentre viaggiava in quella direzione. Ma i segnali inviati dalla navicella spaziale alla destinazione non sarebbero arrivati ​​fino a poco prima che la navicella stessa arrivasse lì, momento in cui tutti i messaggi inviati si sarebbero accumulati uno sull’altro, annunciando l’arrivo della navicella.