Was ist die maximale Übertragungsentfernung des Funksignals im Weltraum, die noch verstanden werden kann?

Ich werde diese Frage in Form eines physikalischen Problems stellen: Der Sender an einem Punkt A sendet ein Signal an einen Empfänger an einem Punkt B. Was ist die längste Entfernung in Lichtjahren von den Punkten A nach B, für die der Empfänger das noch verstehen kann? Signal?

Gegeben:

Signaltyp: elektromagnetische Welle.
Signalfrequenz: Frequenz, für die das Signal am wenigsten verblasst - wahrscheinlich Radio.
Signalform:
- Variante 1: Strahl höchster Konzentration möglich.
- Variante 2: volle Kugel.
Sendeleistung: Leistung des stärksten Senders, von dem bekannt ist, dass er auf der Erde gebaut wird.
Empfänger: Empfindlichkeit des empfindlichsten Empfängers, von dem bekannt ist, dass er auf der Erde gebaut wird.
Übertragungsmedium: interstellarer Raum.
Verständnis eines Signals:
- Variante A: Kann erkennen, dass das Signal kein Rauschen ist.
- Variante B: Kann die Informationen im Signal decodieren.

radio-astronomy

— Kestas
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Kommt sehr darauf an, was das Signal ist. Einige Signale sind selbst wie Rauschen. Sie sollten ein wenig klären. Das einfachste verständliche Signal ist nur eine Folge von Impulsen, periodisch, und es kann keine Informationen übertragen.

— Bitten Sie den

Ein Impulszug enthält jedoch immer noch Informationen.

— Astromax

physics.stackexchange.com/a/87997/30000 - Schauen Sie sich diese verwandte Frage an. Da Funksender nur eine weitere Vielzahl von Lichtquellen sind, wenn es um Astronomie geht, benötigen wir Sender, deren Leistung mit denen von Sternen vergleichbar ist, um sie auf den Entfernungen zwischen den Sternen sichtbar zu machen (wir können durch Fokussierung etwas Signalleistung gewinnen, aber selbst die beste Fokussierung bleibt bestehen benötigen 1 Millionstel der "heißen Jupiter" -Leistung, was ziemlich groß ist).

— Oakad

Verwandte: Was ist ein Linkbudget und wie erstelle ich eines? im Amateurfunk (wenn Sie die Empfindlichkeit, Frequenz und Entfernung des Empfängers kennen, können Sie die benötigte effektive Strahlungsleistung ermitteln; fügen Sie dann einfach die Antennengewinne nach Geschmack hinzu) und den letzten Teil meiner Antwort auf Was ist das am weitesten entfernte Raumschiff? von der Erde? über die Weltraumforschung, bei der es zufällig darum geht, mit Voyager 1 über das Deep Space Network zu sprechen. Die kritische Zahl bei der Berechnung des Freiraumverlusts ist der Abstand in Wellenlängen.

— ein CVn

Bei dieser Frage interessiert mich, welche Art von Sendern und Empfängern wir benötigen würden, um mit einer menschlichen Kolonie oder Außerirdischen auf dem Planeten des nächsten Sterns (z. B. Alpha Centauri) zu kommunizieren.

— Kestas

Antworten:

Es kann nicht richtig gesagt werden, da wir Menschen kaum zum Mond gereist sind und Raumsonden geschickt haben, um andere Planeten in unserem Sonnensystem zu erforschen. Theoretisch könnte also alles möglich sein. Ich versuche hier ein bisschen praktisch zu sein. Das einzige von Menschen geschaffene Objekt, das wirklich weit gegangen ist, ist die Voyager 1 , die sich in einer Entfernung von 18,7 Milliarden Kilometern (125,3 AE) von der Sonne befindet. Obwohl es 1977 eingeführt wurde, ist es der einzige Live-Sender und -Empfänger, der so weit entfernt ist.

Das Funkkommunikationssystem von Voyager 1 wurde entwickelt, um bis zu und über die Grenzen des Sonnensystems hinaus verwendet zu werden. Das Kommunikationssystem enthält eine Parabolantenne mit einem Durchmesser von 3 * 0,7 Metern (12 Fuß) und hoher Verstärkung * zum Senden und Empfangen von Funkwellen über die drei Deep Space Network-Stationen auf der Erde. Voyager 1 überträgt normalerweise Daten über den Deep Space Network Channel 18 mit einer Frequenz von 2296,481481 MHz oder 8420,432097 MHz zur Erde, während Signale von der Erde zur Voyager mit 2114,676697 MHz gesendet werden. Ab 2013 benötigen Signale von Voyager 1 mehr als 17 Stunden, um die Erde zu erreichen.

Ich bin damit einverstanden, dass es auf der Welt leistungsstarke Sender gibt, die in der Voyager 1 vorhanden sind, aber die meisten davon sind noch nicht getestet . So können wir mit den Messungen genau sein.

— Mahe
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Das fühlt sich etwas leer und unbefriedigend an. Im gesamten Bereich der Astronomie geht es darum, Orte zu messen und zu theoretisieren, an denen wir noch nie waren. Sicher wissen wir etwas über die Physik von Funksignalen im Vakuum und können die Auswirkungen des interstellaren Raums auf die Signalverschlechterung vermuten. Vielleicht hat der Autor nicht genügend Informationen zur Verfügung gestellt, um das Problem zu definieren, aber die Aussage "Weiß nicht, weil wir noch nicht dort waren" ist einfach etwas mangelhaft. Nichts für ungut; Ich denke einfach nicht, dass Ihre Eröffnungsprämisse richtig ist.

— Robert Cartaino

Der Grund ist, dass es zu viele Variablen gibt! Jedes Signal, das von einer Sonne oder einem Pulsar übertragen wird, kann durch das starke elektromagnetische Rauschen, das sie erzeugen, vollständig gelöscht werden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Abfall von Funksignalen auch ohne Interferenz nicht einfach zu berechnen ist. Es sind wirklich Tests in der Umgebung erforderlich, in der das Signal auftreten wird.

Auf jeden Fall ist alles umsonst, denn Funkwellen sind für die interstellare Kommunikation völlig nutzlos. Sie bewegen sich viel zu langsam für eine sinnvolle Verwendung. Selbst das nächste Sonnensystem würde 4 Jahre brauchen, um ein Signal zu senden, und 4 weitere Jahre, um eine Antwort zu erhalten.

— Robbyg
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Haben Sie eine bessere Option, wenn die Radiowellen zu langsam sind?

— jmh