¿Será posible acortar o anular el retraso de comunicación en grandes distancias?

Bueno, tomemos su pregunta y modifíquela en términos de ingeniería.

Los otros respondedores han representado con precisión las limitaciones del tiempo de transmisión de radiofrecuencia (RF) como limitadas por la velocidad de la luz. No hay conceptos creíbles que permitan comunicaciones más rápidas que la luz.

Sin embargo, el verdadero problema es la velocidad de datos. A medida que la nave espacial viaja más lejos de la Tierra, la energía recibida de la RF se cae como el cuadrado de la distancia. Esto también afecta la velocidad de datos. Los satélites Voyager podrían transmitir más de 100,000 bits por segundo desde Júpiter, pero a su gran distancia ahora su velocidad de transmisión se mide en unos pocos bits por segundo.

La mejor solución presentada hasta ahora es una señal láser modulada. Esto requeriría un telescopio transmisor en la nave espacial de 10-20 pulgadas de apertura y un rayo láser continuo de unas pocas decenas de vatios. El desafío está en el extremo receptor donde se requeriría un gran telescopio con electrónica súper enfriada. La mejor opción sería un telescopio similar al Hubble en el espacio, pero la tecnología actual limita el espejo a menos de 3 metros de diámetro. En comparación, los telescopios terrestres pueden superar los 10 metros de diámetro pero están sujetos a la distorsión atmosférica de la señal.

Los detectores de imágenes modernos en la nave espacial pueden ser tan grandes como 4K por 4K píxeles. Las tasas de compresión casi sin pérdidas son del orden de 4 a 6 bits por píxel para escala de grises. Eso equivale a casi 100 megabits por imagen. Aún más para imágenes de varios colores. Dado el apetito voraz de la comunidad científica, se requerirían muchas imágenes. Incluso con el haz más compacto y eficiente de energía de un láser, a grandes distancias, la velocidad de datos aún sería más baja de lo que quisiéramos. Podríamos obtener 1 megabits por segundo de Plutón con un buen sistema láser, pero eso significa al menos 100 segundos para transmitir una imagen a la Tierra y más para varios colores. Tenga en cuenta que el satélite New Horizons transmite a unos 40 kilobits por segundo.

Así que este es el desafío, encontrar una tecnología eficiente de comunicaciones espaciales de alta velocidad de datos. El láser es el principal contendiente por ahora, pero no descarte otras soluciones como RF de ultra alta frecuencia.

Hoy, casi toda la comunicación convencional en el espacio se realiza utilizando ondas de radio que viajan a la velocidad de la luz a través del vacío del espacio. Con las grandes distancias entre los objetos en el espacio profundo, los mensajes que viajan incluso a la velocidad de la luz tardan mucho en llegar. Desafortunadamente, es imposible comunicarse más rápido sin violar las leyes físicas establecidas, pero la buena noticia es que se han propuesto algunos atajos, que tienen la atractiva promesa de permitir comunicaciones más rápidas que la luz o “superluminales”.

El problema en este momento es doble. Retraso debido a la distancia y retraso debido al ancho de banda deficiente. Por ejemplo, para transmitir una imagen JPEG de aproximadamente 4 MB desde PLUTO, los NUEVOS HORIZONTES tardaron una hora, poco a poco, y el tiempo de viaje fue de 4.50 horas. ¡Más de cinco horas para una imagen! Incluso un mensaje de texto solo se puede transmitir poco a poco. Los ingenieros están trabajando para aumentar la frecuencia de la portadora para acelerar las cosas. En este momento están usando 8 GHz y están probando 30 GHz, lo que aumentará sustancialmente el ancho de banda para que se puedan enviar más datos por segundo, al menos cuatro a seis veces más.

Lado a lado, la NASA también está probando COMUNICACIONES LÁSER . La misión de demostración de relé de comunicaciones láser propone revolucionar la forma en que se envían y reciben los datos, incluido el video y otra información, utilizando láseres para codificar y transmitir datos a velocidades de 10 a 100 veces más rápidas que los sistemas de radiofrecuencia más rápidos de la actualidad, utilizando significativamente menos masa y poder. La señal todavía viaja a la velocidad de la luz solamente, pero el ancho de banda disponible es mucho mayor, y el LÁSER no se absorberá ni se dispersará como señales de radio a largas distancias. Tal salto en la tecnología podría entregar videos y mediciones de alta resolución desde naves espaciales sobre planetas a través del sistema solar, permitiendo a los investigadores realizar estudios detallados de las condiciones en otros mundos. La tecnología de comunicaciones láser espacial tiene el potencial de proporcionar velocidades de datos de 10 a 100 veces más altas que los sistemas de radiofrecuencia tradicionales para la misma masa y potencia.

Ha habido otras propuestas, como la comunicación a través de un “agujero de gusano” y el uso de “Enmarañamiento cuántico” para comunicaciones “más rápidas que la luz” o “superluminales” sin violar las leyes de la física. Ambos siguen siendo conceptos teóricos, por lo que no es gran cosa a partir de ahora.

Una posible forma de hacerlo es el entrelazamiento cuántico, en el que se modifican múltiples partículas o incluso átomos enteros para mostrar las mismas propiedades cuánticas.

En una computadora cuántica, esto puede interpretarse como los qubits, en un dispositivo de comunicaciones que ni siquiera tendríamos que ir tan lejos, podríamos seguir con una sola propiedad para interpretar como spin.

Lo básico detrás de que esta sea una posible razón para una comunicación más rápida que la luz (más rápida que las ondas de radio y las microondas) es porque realmente no se comunican, simplemente se hacen eco de los estados de los demás, por lo que no rompe ninguna regla cuando se trata a la velocidad de la barrera de luz.

Probablemente todavía estamos muy lejos para esto, ya que también toda la investigación en esta área se centra en la construcción de computadoras cuánticas en lugar de radios cuánticas, pero seguramente no estarán muy lejos.

Usando comunicaciones convencionales, no. La radiación electromagnética está limitada por la velocidad de la luz en el vacío, y la relatividad parece prohibir que cualquier información viaje más rápido que esa velocidad.

Se ha hablado mucho sobre el entrelazamiento cuántico que proporciona una forma de comunicarse más rápido que la velocidad de la luz, pero tengo entendido que la información real se proporciona en un mensaje que le dice cómo interpretar el estado cuántico, de modo que, nuevamente , la información viaja a la velocidad de la luz.

Entonces, que yo sepa, no, no hay una base física para una comunicación más rápida que la luz.

Por supuesto , hágalo si puede aumentar la velocidad de la luz (así que básicamente no ). Las ondas de radio que se propagan a través del viaje espacial a la velocidad de la luz, más el tiempo que lleva viajar hacia y desde Marte.

Realizar una búsqueda rápida en Google produce el resultado de que el retraso varía de 3 a 21 minutos. La razón del mínimo se debe a la distancia mínima a Marte que experimenta la Tierra.

Es imposible crear tecnología de alta velocidad como la que mencionaste, porque las comunicaciones son más o menos más rápidas.

Las ondas de radio (que siguen siendo nuestro principal modo de comunicación) viajan a la velocidad de la luz. Todo lo que hemos descubierto hasta este punto parece indicar que ninguna forma de energía viaja más rápido que la luz.

Entonces, si las ondas de radio ya viajan lo más rápido posible, ¿cómo propone que acortemos el retraso de las comunicaciones, en teoría ?

No, no lo será, porque viola las leyes más fundamentales de la física:

Quiero decir, por supuesto, podría decir que nuestra comprensión de las leyes de la física en este momento es imperfecta, pero podría usar este argumento para justificar cualquier tipo de magia en las novelas de fantasía. Si la palabra “imposible” tiene algún significado, la comunicación FTL es tan imposible como cualquier cosa.