La velocidad de la luz es el límite con el que un objeto material puede moverse en el espacio, a menos que, por supuesto, tengamos en cuenta hipotéticos agujeros de gusano, con la ayuda de los cuales, según los supuestos, los objetos pueden moverse en el espacio aún más rápido. En un vacío ideal, una partícula de luz, un fotón, puede moverse a una velocidad de 299.792 kilómetros por segundo, o alrededor de 1.079 millones de kilómetros por hora. A primera vista, puede parecer sorprendentemente rápido. No, en realidad es rápido. Pero a escala cósmica, esta velocidad puede ser terriblemente lenta, especialmente cuando se trata de comunicaciones por radio y vuelos a otros planetas, en particular a los que están fuera de nuestro sistema solar.
Para que cualquiera pueda comprender más fácilmente las posibilidades limitadas de la velocidad de la luz, el científico planetario del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, James O'Donoghue, creó una serie de videos animados.
En una conversación con Business Insider, O'Donoghue dijo que solo recientemente aprendió a hacer estas animaciones. Su primer trabajo para la NASA fue preparar un video sobre los anillos de Saturno. Después de eso, comenzó a animar otros conceptos espaciales difíciles de entender, por ejemplo, una comparación visual de los tamaños y velocidades de rotación de los planetas del sistema solar. Según él, este trabajo, publicado en su página personal de Twitter, despertó mucho interés.
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Su último trabajo es un intento de demostrar claramente cuán rápidos y al mismo tiempo lentos pueden ser los fotones.
Demostración visual del movimiento de fotones alrededor de la Tierra
En la primera animación, O'Donoghue mostró qué tan rápido se puede mover la luz en relación con la Tierra.
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El ecuador de nuestro planeta tiene aproximadamente 40 mil kilómetros de largo. Si no tuviera atmósfera (las partículas que contiene pueden ralentizar un poco la luz), entonces un fotón deslizándose por su superficie haría casi 7.5 revoluciones completas en 1 segundo (o 0.13 segundos por revolución).
Si bien la velocidad de la luz parece ser increíblemente rápida en este escenario, el video también demuestra que es finita.
Qué tan rápido viaja la luz entre la Tierra y la Luna
En el segundo video, O'Donoghue cubre una distancia mayor, desde la Tierra hasta la Luna.
En promedio, la distancia entre nuestro planeta y su satélite natural es de 384.000 kilómetros. Esto significa que la luz de la luna que se ve en el cielo recorre esta distancia en 1.255 segundos, y el viaje de ida y vuelta, por ejemplo, cuando se transmiten mensajes de radio entre la Tierra y la nave espacial, tomará 2,51 segundos.
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Cabe señalar que este tiempo aumenta cada día, ya que cada año la Luna se aleja de la Tierra unos 3,8 centímetros (la Luna agota constantemente la energía de rotación de la Tierra mediante la interacción gravitacional-marea. Las consecuencias de este efecto son un cambio en la órbita del satélite).
Con qué rapidez viaja la luz la distancia entre la Tierra y Marte
En el tercer video, O'Donoghue demostró un problema que muchos científicos planetarios tienen que enfrentar a diario.
Cuando los empleados de la agencia aeroespacial de la NASA intentan descargar y recibir datos de una nave espacial, por ejemplo, la misma sonda InSight que opera actualmente en Marte, los mensajes se transmiten a la velocidad de la luz. Sin embargo, no es suficiente controlar el dispositivo en "tiempo real". Por lo tanto, los equipos deben ser cuidadosamente pensados, lo más comprimidos posible y dirigidos en el momento y lugar exactos para no perder el objetivo.
La transmisión más rápida de mensajes entre la Tierra y Marte es posible en el momento en que los planetas se encuentran en el punto de mayor acercamiento. Sin embargo, esto ocurre solo una vez cada dos años. Además, incluso en este caso, estamos separados por una distancia de unos 54,6 millones de kilómetros. El video de O'Donoghue muestra que a esta distancia, la luz tarda 3 minutos y 2 segundos en llegar de un planeta a otro, o 6 minutos en ambas direcciones.
En promedio, la Tierra y Marte están separados por una distancia de 254 millones de kilómetros, por lo que, en promedio, la transmisión de mensajes bidireccionales tarda unos 28 minutos y 12 segundos.
Cuanto mayor sea la distancia, más deprimida será la "eficiencia" de la velocidad de la luz
El límite de velocidad de la luz crea aún más problemas para las naves espaciales más alejadas de la Tierra. Por ejemplo, la misma sonda New Horizons, que ahora está a 6.640 millones de kilómetros de nosotros, o la Voyager 1 y la Voyager 2, que han llegado al borde del sistema solar.
Ilustración de la "nanoprobe" espacial Breakthrough Starshot siendo acelerada por un rayo láser muy poderoso y dirigida hacia el sistema estelar Alpha Centauri.
La situación se vuelve bastante triste cuando se trata de transmitir un mensaje a otro sistema estelar. Por ejemplo, el exoplaneta más cercano que conocemos, Proxima b, está a unos 4,2 años luz de distancia (unos 39,7 billones de kilómetros). Incluso si tomamos la nave espacial más rápida en este momento, la Parker Solar Probe, capaz de alcanzar velocidades de 343,000 kilómetros por hora, entonces incluso tomaría alrededor de 13,211 años solo para llegar a Proxima b.
Nikolay Khizhnyak
