Komunikace mezi Zemí a Marsem: Předání vzkazu trvá déle než 3 minuty

Fotka z filmu Marťan Zdroj: 20th Century Fox

Film Marťan s Mattem Damonem jste nejspíš viděli, takže o potížích při spojení s budoucí základnou na Marsu už něco tušíte. Na rozdíl od Hollywoodu ale NASA bude muset komunikaci s Marsem řešit doopravdy – signál tam totiž putuje nejméně 3 minuty.

Dopravit prvního člověk na Mars je snem hned několika soukromých společností včetně SpaceX Elona Muska a o cestě k rudé planetě výhledově uvažuje i americká NASA. A přestože hlavní výzvou bezpochyby bude k Marsu vůbec doletět, objeví se vzápětí další problém v podobě zpoždění při komunikaci s posádkou.

Tady Země, jak mě slyšíte?

Ke spojení na dálku se využívá rádiová komunikace. Když vezmeme v úvahu, že se rychlost šíření rádiových vln rovná rychlosti světla, vypadá to na první pohled slibně. Světlo se přece šíří rychlostí 299 792 km/s, takže jaképak starosti. Jenže když vezmete v úvahu průměrnou vzdálenost mezi Zemí a Marsem, která je 225 milionů kilometrů, vše dostává jiný rozměr. V jednoduché animaci to graficky vyjádřil planetární vědec James O´Donoghue z japonské národní vesmírné agentury JAXA:

Co z toho vyplývá? Mars je od Země docela daleko, přičemž se vzdálenost obou planet neustále mění. Největší možná vzdálenost k rudé planetě je 401 milionů kilometrů, nejblíže s může Mars k Zemi dostat na 57 milionů kilometrů, jako se to stalo v říjnu 2020.

Teoreticky se může Mars dostat k Zemi ještě o něco blíže, a to na vzdálenost 54,6 milionu km – to kdyby se Mars nacházel v perihéliu (nejblíže ke Slunci) a zároveň by Země byla v aféliu (opak perihélia). Právě tento případ (který ovšem za dobu pozorování oblohy ještě nikdy nenastal) do své animace zahrnul James O´Donoghue. I v tomto ideálním případě by ale od vyslání vzkazu k jeho přijetí na Marsu uplynuly 3 minuty a 2 sekundy.

Řešením bude laser

Rádiové vlny šířené rychlostí světla používá NASA ke komunikaci od zahájení výzkumu vesmíru v 50. letech 20. století. A stejně tak komunikuje i se svými rovery, jež se pohybují po povrchu Marsu. Pokud chce NASA dát svému robotovi nějaký povel, odešle ho přes mezinárodní systém antén DSN (Deep Space Network). Signál zachytí komunikační družice obíhající kolem Marsu, která ho pak odešle na povrch planety. Stejně to funguje i v opačném směru.

Než ale odstartují první astronauti k rudé planetě, může být vše jinak. NASA chce totiž přejít na komunikaci pomocí laserového paprsku. Ten se sice šíří úplně stejnou rychlostí, jako rádiové vlny (a pochopitelně jako světlo), může ale přenášet data 10krát, a dokonce i 100krát rychleji – a to s použitím menšího množství přístrojů. NASA odhaduje, že odeslat k Zemi kompletní mapu Marsu by s pomocí laseru trvalo devět týdnů, zatímco dnešnímu rádiovému spojení by to zabralo devět let.