Trong mọi chuyến hành trình, dù là trên Trái Đất hay giữa không gian bao la, giao tiếp luôn là yếu tố then chốt. Tuy nhiên, khi bước vào vũ trụ, một sự thật không thể tránh khỏi là tốc độ ánh sáng có giới hạn, và khoảng cách giữa các hành tinh, hay các hệ sao, thì lại khổng lồ. Một phân tích mới đây đã đặt ra viễn cảnh giao tiếp với tàu vũ trụ di chuyển gần tốc độ ánh sáng – và kết quả không mấy lạc quan.
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học David Messerschmitt, Ian Morrison, Thomas Mozdzen và Philip Lubin đã phân tích hai kịch bản với một tàu vũ trụ giả định có khả năng di chuyển gần tốc độ ánh sáng. Mặc dù loại tàu này hiện chưa tồn tại, nhưng về mặt lý thuyết, không có gì trong vật lý ngăn cản việc con người có thể chế tạo nó. Họ hình dung con tàu luôn hoạt động với gia tốc 1g – tương đương lực hấp dẫn mà chúng ta cảm nhận trên Trái Đất – và không bao giờ ngừng lại.
Kịch bản thứ nhất: Tàu di chuyển ngày càng xa khỏi Trái Đất
Ở giai đoạn đầu, việc liên lạc giữa Trái Đất và tàu vũ trụ vẫn có thể thực hiện được, dù có độ trễ nhất định do giới hạn của tốc độ ánh sáng. Nhưng khi tàu đạt đến tốc độ gần bằng ánh sáng, thông điệp từ Trái Đất sẽ không bao giờ có thể đuổi kịp con tàu nữa. Tàu sẽ “đi trước” mọi tín hiệu liên lạc, khiến việc giữ kết nối trở nên bất khả thi.
Ngoài ra, trên tàu, hành khách sẽ trải nghiệm hiện tượng giãn nở thời gian (time dilation). Đồng hồ trên tàu sẽ chạy chậm hơn nhiều so với trên Trái Đất. Với gia tốc 1g, hành trình tới trung tâm thiên hà (cách Trái Đất 26.000 năm ánh sáng) sẽ chỉ mất khoảng 20 năm theo thời gian trên tàu. Để đến rìa vũ trụ quan sát được, khoảng cách hàng chục tỷ năm ánh sáng, cũng chỉ cần 45 năm.
Kịch bản thứ hai: Tàu di chuyển đến một điểm đến và giảm tốc
Trong trường hợp này, tàu sẽ tăng tốc gần tốc độ ánh sáng rồi giảm tốc khi đến gần điểm đến. Liên lạc từ Trái Đất cũng sẽ bị gián đoạn trong quá trình tăng tốc, giống như kịch bản đầu tiên. Tuy nhiên, trong giai đoạn giảm tốc, tất cả tín hiệu từ Trái Đất tích tụ trước đó sẽ “bắt kịp” con tàu, dẫn đến việc các tin nhắn tràn đến một cách dồn dập. Ngược lại, ở điểm đến, liên lạc với tàu sẽ gặp hiện tượng tương tự: tín hiệu sẽ bị nén lại khi tàu tiến gần hơn.
Tự vận hành: Sự cô lập trong không gian
Các nhà khoa học kết luận rằng những tàu vũ trụ liên sao trong tương lai sẽ cần hoạt động với mức độ tự chủ cao, vì các phi hành gia trên tàu sẽ không thể duy trì liên lạc thường xuyên với Trái Đất hoặc thậm chí với điểm đến. Sau giai đoạn phóng hoặc ngay trước khi hạ cánh, việc giao tiếp có thể xảy ra, nhưng phần lớn hành trình, họ sẽ phải hoàn toàn tự mình xử lý mọi vấn đề.
Ngoài ra, còn nhiều yếu tố vật lý khác ảnh hưởng đến giao tiếp chưa được xem xét trong nghiên cứu. Ví dụ, hiệu ứng Doppler sẽ làm thay đổi tần số tín hiệu từ tàu, tương tự như tiếng còi xe cứu thương thay đổi khi xe lại gần hoặc đi xa. Điều này đòi hỏi các ăng-ten phải đủ nhạy để bắt được tín hiệu biến đổi liên tục. Hơn nữa, hiệu ứng “lệch tương đối tính” (relativistic aberration) sẽ làm ánh sáng bị tập trung về phía trước, khiến việc định vị và liên lạc trở nên khó khăn hơn.
Tóm lại, nếu con người chế tạo được tàu vũ trụ gần tốc độ ánh sáng, phi hành đoàn trên tàu sẽ phải đối mặt với một sự thật nghiệt ngã: Họ sẽ bị cô lập, không thể duy trì liên lạc với Trái Đất sau một thời gian ngắn, và hành trình sẽ trở thành một chuyến phiêu lưu hoàn toàn độc lập.
