Eine Rotverschiebung tritt immer dann auf, wenn sich ein Beobachter von einem Objekt, das Strahlung aussendet, wegbewegt (in den Rotbereich verschoben) oder sich ihm nähert (in den Blaubereich verschoben; Blauverschiebung) und umgekehrt.
Die Reise zu etwas, das hauptsächlich Strahlung im Spektrum des sichtbaren Lichts emittiert, wie unsere Sonne, wird es in Spektren höherer Energie verschieben. Je nach Geschwindigkeit auf einem Raumschiff von Ultraviolett über Röntgen bis Gamma.
Wie müsste ein Raumschiff beschaffen sein, um Besatzung und Ausrüstung mit zunehmender Geschwindigkeit vor zunehmender Strahlung zu schützen?
Ein zylindrisches Objekt mit einer Abschirmung oben und der Besatzung direkt dahinter? Oder soll die Crew möglichst weit weg von der Spitze des Raumschiffs sein? Wäre eine andere Form für die Abschirmung gegen Strahlung wirksamer?
Dieses Problem hat also zwei Aspekte. Die erste ist eine, mit der wir uns heute regelmäßig befassen, die der Doppler-Verschiebung eines Raumfahrzeugs, das die Erde umkreist oder sich auf andere Weise auf die Bodenstation zu oder von ihr weg bewegt. Dies ist das gleiche Phänomen wie die Rotverschiebung, nur in einer geringeren Größenordnung. Warum ist das wichtig? Für einen 150-MHz-Uplink beträgt die Doppler-Verschiebung etwa 3 kHz für einen Satelliten in LEO. Das ist tatsächlich ein Kanal in einigen Kommunikationsarten. Je höher die Frequenz, desto größer der Sprung, so dass ein FM-Kanal komplett durchgelassen werden könnte, wenn der Doppler nicht berücksichtigt wird.
Also, wie korrigiert man das? Berechnen Sie im Grunde, wie hoch der Doppler sein sollte, und senden Sie ihn mit einer solchen Frequenz, dass das Raumfahrzeug das richtige Signal erhält. Zusätzlich kann man einen Regelkreis so aufbauen, dass das erkannte Frequenzfenster je nach Trägerfrequenz leicht driften kann.
Was das zweite Problem betrifft, das der Strahlung, die energiereicher wird, wenn Sie sich ihr nähern. Wie wird dies verwaltet? Lassen Sie uns zunächst sehen, wo es zu einem Problem werden würde. Nehmen wir eine Frequenz von 10^15 an, was im Bereich des sichtbaren Lichts liegt. Die Energie wird bei einer Erhöhung um etwa das 10-fache der Frequenzerhöhung ultraviolett. Dazu müssen Sie sich mit 0,9 c bewegen, also werden Sie 10-mal stärker von der Wellenlänge getroffen (1/(1-Geschwindigkeit)), was Ihnen eine Frequenzerhöhung von 10 gibt. Das ist eine sehr beachtliche Geschwindigkeit. Darüber hinaus wird dies nur von der vorderen Hälfte des Raumfahrzeugs kommen, die hintere Hälfte wird eine 50%ige Abnahme der Frequenz sehen, was harmlos ist (siehe diesen Rechner ) .
Was muss ein Raumschiff also noch tun, das sich so schnell bewegt? Es muss eine Möglichkeit geben, es vor kleinen Partikeln zu schützen, selbst die kleinsten Partikel würden bei dieser Geschwindigkeit Probleme verursachen. Das würde zweifellos eine physische Abschirmung auf der Vorwärtsseite erfordern. Außerdem gibt es im All ohnehin hohe Strahlungsmengen, die geschützt werden müssen.
Die Quintessenz ist, dass Strahlung von einer so schnellen Bewegung wahrscheinlich kein Problem darstellt. Es wird wahrscheinlich gelöst, wenn es um andere Probleme geht, die das Raumschiff haben wird.
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