Гравитация «повалит» вышки релейной связи?
Сторонники нелепого утверждения, что человечество одиноко во вселенной, часто ссылаются на безуспешные поиски сигналов внеземных цивилизаций в обширных диапазонах радиочастот. Смешно! Представьте, что прибывшие на остров путешественники из восемнадцатого века заключают, что остров необитаем, поскольку не слышат стука барабанов и не видят дыма сигнальных костров. Вполне возможно, что передача электромагнитных волн просто не выдерживает конкуренции с более эффективными способами коммуникации.
Длинные волны не позволяют быстро передавать информацию, а связь на коротких волнах и СВЧ теряется, как только передатчик и приёмник оказываются не на линии прямой видимости. Приходится применять различные ухищрения, такие, как сеть наземных и космических ретрансляторов. Однако доставка спутника на геостационарную орбиту стоит огромных денег, а все низкие орбиты скоро окажутся переполненными. Радиодиапазоны давно распределены между гражданскими и силовыми структурами, свободных участков практически нет.
Выходом из положения может стать связь с помощью гравитационных волн. Они проникают через землю без существенных искажений (читай: допускают загоризонтную связь без ретрансляторов), проходят сквозь воду и металл. Переход с электромагнитных на гравитационные волны обещает экономию не только на ретрансляторах. Спектр гравитационных волн пока свободен, их применение не регулируется.
Прямолинейный подход к генерации гравитационных волн (по общей теории относительности) – материализацией и дематериализацией частиц – нереалистичен, для него требуется слишком много энергии. Гораздо более перспективен квантовый способ, когда происходит двойная спиновая переориентация частицы, в результате чего возникает гравитон (элементарная частица гравитации). И хотя характеристики отдельных гравитонов пока не были экспериментально измерены (они чрезвычайно слабы), общее действие можно усилить благодаря огромному количеству гравитонов в волне.
Итальянский учёный Джорджио Фонтана двадцать лет назад описал процесс превращения фотонов в гравитоны, а позднее даже предложил концепцию гравитационного лазера («ГАЗЕРА») на основе перехода Джозефсона. Напомним, что этот переход возникает между двумя сверхпроводниками, разделёнными тонким слоем диэлектрика.
Болгарский физик Виктор Атанасов в 2023 году предложил компромиссный «полуклассический» подход к генерации гравитационных волн – применение высокотемпературных сверхпроводников для организации быстрых колебаний массы.
Джорджио Фонтана обнаружил, что при применении в джозефсоновском переходе сверхпроводников разного типа возникают двойные спин-переориентационные переходы, в результате которых фотоны превращаются в гравитоны. Частота генерируемых колебаний зависит от приложенного к переходу постоянного напряжения.
Таким образом, теория генерации гравиволн существует, а дальше, как говорится, дело техники.
Американский учёный Гэри Стефенсон предлагает пилотный проект Gravitational Wave Communication on a Chip по созданию планарного генератора гравитационных волн и их детектора на кремниевой подложке. Первый эксперимент – передача и приём информации. Если задумка Стефенсона будет реализована и увенчается успехом, получатся принципиально новые приборы, пригодные к массовому производству на предприятиях микроэлектроники. Работать они будут при криогенных температурах в клетке Фарадея, исключающей электромагнитные наводки. Подробности на английском смотрите, щёлкнув здесь. Научный блогер Эштон Форбс недавно обсудил проект Стефенсона у себя на канале в YouTube. Предлагаем вам посмотреть рассказ Форбса с русскими субтитрами.
Гэри Стефенсон отмечает, что квантовые компьютеры уже подготовили почву для технологического прорыва – выпущены многие компоненты, необходимые для сборки будущих систем гравитационно-волновой связи. Это, например, разъёмы, которые пропускают сверхвысокие частоты, сохраняя холод внутри корпуса.
Изобретатель отобрал наиболее перспективные частоты для модуляции гравитационно-волнового луча. Самая удобная частота, по его расчётам, 24 ГГц. По принципу фазированных антенных решёток на 15-сантиметровой пластине можно создать гравитационно-волновую антенну, способную менять направление луча.
Проект Гэри Стефенсона заинтересовал нескольких потенциальных инвесторов.
Теги: телекоммуникации на гравитационных волнах, на острие научно-технологического прогресса, переход Джозефсона открывает новые физические закономерности.
______________________________
Спасибо за ваши комментарии и лайки. Нам важно, что вы нас читаете.