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由于时间膨胀，星际宇航员将面临长达数年的通讯延迟

发表于 2025-11-05 11:21:34 来源：对床夜雨网

超大质量黑洞Gargantua在2014年的科幻大片《星际穿越》中扮演了重要角色(图片鸣谢:uux.cn/派拉蒙影业)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（保罗·萨特）：由于需要惊人的距离和速度，对于人类来说，膨胀星际旅行将非常困难，星际讯延如果不是面临不可能的话。但是长达迟新的研究强调了另一个挑战:通讯中断。
下一个离我们最近的由于宇航恒星系统，半人马座阿尔法星系，时间数年距离我们超过4光年，膨胀所以除非在未来几个世纪里发生任何花哨的星际讯延科幻技术革命，否则如果我们想在恒星中传播，面临我们就必须用“慢”的长达迟方式来做。
这意味着我们需要某种能够让我们接近但不超过光速的由于宇航推进方法。但是时间数年，科学家在最近上传到预印本数据库arXiv的膨胀一篇论文中解释说，即使我们实现了这个雄心勃勃的目标，这种未来的交通方式也会带来各种各样的通信挑战。
第一个问题是光本身只能以有限的速度传播。虽然这不会严重阻碍地球附近的通信，但工程师们在与跨太阳系发送的探测器通信时，已经不得不应对这一挑战。例如，信息到达火星需要几分钟，到达外行星需要几个小时。对于更长距离的通信——就像一艘宇宙飞船被发送到许多光年以外的某个星系的想象场景——这将意味着任何信息都需要数年才能到达飞船。
但这不是唯一的障碍。狭义相对论告诉我们，宇宙中的时钟并不同步。飞船上的旅行者会经历时间膨胀，在这种情况下，时间会比地球上的人流动得更慢。这种影响已经可以衡量；例如，在同步来自GPS卫星的信号时，需要考虑到这一点。
但是在我们想象的场景中，我们的旅行者尽可能接近光速。这对传播到银河系是绝对必要的。因为时间膨胀，乘客不会经历数年或数十年的旅行；对他们来说，取决于他们移动的速度，可能只有几周或几个月的时间。
这种时间膨胀会给协调信息带来严重的问题，这需要大量的数学运算。虽然很烦人，但这并不是星际旅行中最难的部分。取而代之的是，以接近光速飞行的宇宙飞船会遭遇严重的通讯中断期。
在他们的论文中，研究人员调查了两种假设的星际旅行场景。在第一种情况下，旅行者将继续以恒定的1 g加速度加速他们的航天器——与地球引力自然提供的加速度相同。这将使他们的飞船更接近光速。
奇怪的是，这种恒定加速度会引入一个事件视界。如果地球人向宇宙飞船发送信息，该信息将仅限于光速。它会冲向飞船，但同时，飞船也会远离信号。如果消息发送得足够快，它最终会在很长时间的延迟后到达船上。但是如果他们等得太久，信息就永远不会到达；宇宙飞船总是比信息快一步，从他们的角度来看，来自地球的信号最终会变暗。
第二种情况提出了不同的挑战。研究人员考虑了宇宙飞船被送往遥远目的地的情况。起初，飞船会不断加速，但在中途，它会翻转并减速，这样它就不会只是飞过目标。这种情况会带来一系列的沟通挑战。
首先，宇宙飞船会在一段时间后停止接收来自地球的信息。这些信息最终会到达飞船，但只是在它到达目的地并停止移动之后。
另一方面，宇宙飞船将能够向地球发送信号，这些信号将总是到达它们的目标。此外，从目的地(比如说，一个已经在遥远的星球上建立的殖民地)发出的信号总是会在航天器在那个方向巡航时到达航天器。
但是从宇宙飞船发送到目的地的信号直到飞船到达目的地前不久才会到达，那时所有发送的信息会相互堆积，宣布飞船的到达。
这些现实意味着与接近光速的航天器进行通信将非常具有挑战性。所有的星际交通工具都必须独立运行，因为在一定的时间后，它们将与地球隔绝。如果出现问题，他们将能够告诉地球上的人们，但他们听不到回应。
此外，遥远的殖民地直到飞船到达前不久才知道飞船朝他们的方向发射。
不管怎样，星际旅行将是一次孤独的旅行。

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