PULSARY JAKO KOSMICKÝ NÁSTROJ INTELIGENTNÍ KOMUNIKACE NA OBROVSKÉ VZDÁLENOSTI (8)

Navigace při kosmických letech

Pokud mimozemské civilizace vyvinuly nadsvětelné kosmické lety, potřebovaly by prostředky k vytyčení svého kurzu v Galaxii. Lze tedy uvažovat o tom, zda je primární funkcí sítě pulsarů využití pro kosmickou navigaci. Mohla by fungovat podobně jako náš globální polohový systém. GPS je soustava družic vysílajících rádiový signál, které byly umístěny na geosynchronní oběžné dráze, aby zůstaly nehybně nad povrchem Země. Díky triangulaci jejich signálů jsou auta, lodě, letadla a turisté schopni přesně určit svou polohu na zemském povrchu.

Vědci NASA využili síť pulsarů pro navigační účely, když na palubě sondy Pioneer 10 vysílali komunikační zprávu ET. Jak bylo popsáno dříve, mimozemská civilizace, která by narazila na Pioneer 10 a jeho poselství, by mohla určit místo původu lodi na Zemi tak, že by identifikovala konkrétní pulsary označené na oné známé destičce a použila je k triangulaci polohy Slunce. Podobným způsobem by mohla kosmická loď, která by se zaměřila na signály několika pulsarů, přesně určit svou okamžitou polohu v Galaxii. Stejně tak by loď mohla určit svou okamžitou rychlost podle Dopplerovy komprese nebo expanze signálů pulsarů. Stejně jako je výška tónu klaksonu dopplerovsky posunutá, zvětšená nebo zmenšená v závislosti na relativní rychlosti posluchače, podobně by se rychlost pulzace signálu pulzaru zvětšila nebo zmenšila oproti jeho rychlosti pulzace v galaktickém klidovém rámci v závislosti na relativní rychlosti kosmické lodi.

Předpokládejme například, že se nacházíme na palubě kosmické lodi mířící ke hvězdě poblíž Krabí mlhoviny v souhvězdí Býka. Předpokládejme, že před startem vyrazíme, zaměříme pulsar Krabí mlhoviny palubním radioteleskopem a při pozorování na rádiové frekvenci 606 megahertzů zjistíme, že má periodu pulzačního cyklu 33,403 milisekundy. Jeho časově zprůměrovaný pulzní profil by vypadal podle obrázku níže Nyní předpokládejme, že naše sonda zrychlí směrem ke Krabí mlhovině a dosáhne rychlosti 33 % rychlosti světla (0,33c). Po opětovném pozorování tohoto navigačního majáku bychom zjistili, že Krabí pulsar nyní pulzuje o 41 % rychleji s periodou 23,709 milisekundy a vypadal by tak, jak je znázorněno na obrázku níže (verze b.). Také efekt Dopplerova posunu, který je důsledkem naší rychlosti vůči pulsaru, by způsobil zdánlivé zvýšení frekvence rádiových vln pulsaru o 41% v přímé úměře ke zkrácení periody pulsaru. Rádiové frekvence, které v době, kdy jsme byli v klidu, tvořily profil pulzů pulzaru o frekvenci 606 megahertzů, bychom nyní pozorovali jako modře posunuté až na 854 megahertzů. Pozorováním polohy i frekvence pulzů pulsarů by tedy mělo být možné posoudit směr a rychlost naší cesty.

Abychom však mohli přesně posoudit naši rychlost vzhledem ke klidovému rámci galaxie, museli bychom provést časovou korekci. To znamená, že jelikož se pohybujeme rychlostí 33 % rychlosti světla, by naše palubní atomové hodiny tikaly o 6 % pomaleji v důsledku relativistického efektu zpoždění hodin. Protože bychom však neznali naši přesnou rychlost, nevěděli bychom, o kolik se naše hodiny zpomalily a jak velkou korekci máme provést na naše pozorování periody pulzů. Navíc, protože bychom nebyli schopni přesně interpretovat periody pulzarů, nebyli bychom schopni přesně určit naši rychlost. Naštěstí by z tohoto dilematu existovalo východisko. Majáky pulsarů byly navrženy tak, aby se jejich periody v průběhu času postupně zvyšovaly.

Známe-li normální rychlost zpomalování daného pulsaru v klidovém rámci galaxie a budeme-li rychlost zpomalování tohoto pulsaru znovu pozorovat z naší kosmické lodi, můžeme přesně určit, do jaké míry se naše hodiny zpomalily. Například když byla naše kosmická loď zpočátku v klidu, zjistili bychom, že perioda pulsaru Krabí mlhoviny se prodlužuje rychlostí asi 1,088 miliontiny periody pulsu za den. Při cestě rychlostí 0,33c by se nám nyní zdálo, že tato změna periody probíhá o 5,605 % pomaleji, rychlostí asi 1,030 miliontiny pulzní periody za den. S tímto vědomím bychom nyní mohli pozorovanou periodu pulsaru opravit a zkrátit ji o 5,605 procenta, z 23,709 milisekundy na 22,380 milisekundy. Pak bychom si mohli uvědomit, že se ve skutečnosti pohybujeme rychlostí 0,33c ve vztažné soustavě galaxie, tedy o 12 % rychleji, než jsme si mysleli, že je naše rychlost před provedením této korekce.

Síť pulsarů je tedy ideální pro kosmickou navigaci. Pulzary se od sebe snadno odlišují, a proto poskytují prostředek, díky němuž může kosmická sonda přesně určit svou polohu pomocí triangulace. Umožňují také přesné určení rychlosti z Dopplerova posunu period pulsarů a hodinového zpoždění ze změny derivací period pulsarů. Díky svému širokému spektru jsou navíc tyto majáky ideální pro vysokorychlostní mezihvězdné lety. Umožňuje, aby jejich signály byly detekovány úzkopásmovými rádiovými přijímači na palubách kosmických lodí letících téměř jakoukoli rychlostí, bez ohledu na stupeň Dopplerova frekvenčního posunu.

Nadsvětelná komunikace

Pokud nejsme ochotni připustit možnost, že by civilizace mohly překonávat tak rozsáhlé úseky mezihvězdného prostoru nadsvětelnou rychlostí, můžeme přesto uvažovat o možnosti, že by si mezi sebou mohly vyměňovat informace nadsvětelnou rychlostí. Je taková komunikace možná? Možná ano. V roce 1991 Thomas Ishii a George Giakos oznámili, že se jim podařilo přenášet mikrovlny rychlostí vyšší než světlo. Krátce poté, v roce 1992, popsali Enders a Nimtz, fyzikové z Univerzity v Kolíně nad Rýnem v Německu, přenos mikrovln přes poddimenzovaný vlnovod nadsvětelnou rychlostí. Do širšího povědomí se tato práce dostala po roce 1995, kdy se této skupině podařilo přenést Mozartovu 40. symfonii přes vlnovod o délce 11 centimetrů s nedostatečně velkou rychlostí, která 4,7x převyšovala rychlost světla. Další fyzikové zkoumali možnost využití kvantově provázaných párů fotonů jako způsobu, jak prakticky okamžitě přenášet informace z jednoho bodu v prostoru do druhého.

Dřívější vědci zkoumali mnohem méně sofistikovanou techniku, která by mohla přenášet zprávy na velké vzdálenosti pomocí podélných vlnových nárazových front. Fyzik T. Townsend Brown například vyvinul komunikační zařízení, které generovalo signály opakovaným nabíjením kondenzátoru na vysoké napětí a jeho náhlým vybíjením přes jiskřiště. Takto vzniklé energetické rázové fronty byly přijímány elektrifikovaným kondenzátorovým můstkem, který tyto vlny zaznamenával jako přechodné jevy napětí snímané pomocí Brushova zapisovače (viz. obr. níže). Jeho původní můstek používal kondenzátory na bázi oxidu titaničitého. Vyšetřovatel z Úřadu pro námořní výzkum, který byl v roce 1952 svědkem zkoušky tohoto zařízení, uvedl, že signály byly úspěšně přenášeny do přijímače umístěného ve vedlejší místnosti v elektricky uzemněném kovovém stínění.

Ve zveřejnění patentu ze září 1953 Brown popsal další verzi tohoto komunikačního zařízení, které používalo masivní elektricky vodivé koule pro vysílací i přijímací antény a které bylo určeno k přenosu signálů o zvukové frekvenci. Článek otištěný v časopise Interavia v roce 1956 naznačoval, že Brown měl podezření, že přenášené vlny nejsou omezeny rychlostí světla, ačkoli v té době neměl žádný definitivní důkaz. Protože zjistil, že jeho kondenzátorový můstek je schopen detekovat gravitační poruchy, dospěl k závěru, že přenášené signály musí být gravitační, a nikoli elektromagnetické. Usoudil, že vlny jsou gravitačními homology světelných vln, které z nedostatku vhodnějšího slova nazval "kvazisvětlo". Na další podporu své gravitační hypotézy zjistil, že dosáhl ještě lepšího příjmu, pokud nahradil dvě titanové sondy za jiné kondenzátory ve svém můstkovém obvodu keramickými kondenzátory, které měly jak vysokou hustotu hmotnosti, tak vysokou dielektrickou konstantu.

Brownův vysílač se velmi podobal monopolárním generátorům rádiových frekvencí, které na přelomu devatenáctého a dvacátého století sestrojil vědec a vynálezce Nikola Tesla. Ty podobně vytvářely pilovité impulsy a byly vyzařovány z vysokonapěťové antény zakončené kovovou koulí. Stejně jako Teslovy vlny i Brownovy pulzy pronikaly stíněním Faradayovy klece. Stejně jako Tesla před ním i Brown teoreticky předpokládal, že vlny, které produkuje, nejsou herzovské. Jinými slovy, konvenční Hertzovy elektromagnetické vlny vznikají, když elektrické náboje kmitají ze strany na stranu - například podél anténního dipólu - a v důsledku toho se jejich vlny skládají ze sil, které jsou orientovány příčně ke směru šíření vlny. Brownovy vlny naproti tomu vznikaly oscilačním nárůstem a poklesem elektrického náboje na monopolní anténě, a skládaly se tedy z gradientů pole, které byly orientovány především podélně ke směru šíření vlny. Zatímco Hertzovy vlny se ve volném prostoru pohybují rychlostí světla (jejich průměrná rychlost při oběhu), podélné vlny nemusí být podobně omezeny.

Podkletnovův gravitační impulsní paprsek funguje také tak, že uvolňuje rázové vlny výbojů, a jak již bylo zmíněno, vědci změřili jeho schopnost přenášet impulsy rychlostí více než 64násobku rychlosti světla. Navíc se ukázalo, že paprsek si udržuje svou intenzitu i na velké vzdálenosti, takže má potenciál sloužit jako skutečné nadsvětelné komunikační zařízení na velké vzdálenosti, které by mohlo posílat zprávy mezi hvězdnými systémy. Souhrnně lze říci, že stávající experimentální důkazy naznačují, že komunikace rychlejší než světlo je v laboratoři rozhodně možná. Za předpokladu, že se podaří sestrojit komunikátory, které budou přenášet nadsvětelné signály na mezihvězdné vzdálenosti, budou časové prodlevy zpráv mezi civilizacemi minimální, což umožní vznik integrovaného galaktického internetu. Mohlo by Hertzovo elektromagnetické vyzařování pulsarů obsahovat dosud neidentifikovanou nadsvětelnou složku, která by umožňovala tak rychlou komunikaci? Nebo by taková komunikace byla přenášena z úplně jiných soustav majáků?

-pokračování-