Kecepatan cahaya adalah batas pergerakan benda material di ruang angkasa, kecuali, tentu saja, kita memperhitungkan lubang cacing hipotetis, yang dengan bantuannya, menurut asumsi, benda dapat bergerak di angkasa lebih cepat. Dalam ruang hampa yang ideal, partikel cahaya, foton, dapat bergerak dengan kecepatan 299.792 kilometer per detik, atau sekitar 1,079 miliar kilometer per jam. Pada pandangan pertama, ini mungkin tampak sangat cepat. Tidak, ini sebenarnya cepat. Namun dalam skala kosmik, kecepatan ini bisa sangat lambat, terutama dalam hal komunikasi radio dan penerbangan ke planet lain, khususnya yang berada di luar tata surya kita.
Untuk memudahkan siapa pun memahami kemungkinan terbatas dari kecepatan cahaya, ilmuwan planet dari Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA James O'Donoghue membuat serangkaian video animasi.
Dalam percakapan dengan Business Insider, O'Donoghue mengatakan bahwa dia baru saja mempelajari cara membuat animasi tersebut. Pekerjaan pertamanya untuk NASA adalah menyiapkan video tentang cincin Saturnus. Setelah itu, ia mulai menganimasikan konsep ruang angkasa lain yang sulit dipahami, misalnya perbandingan visual ukuran dan kecepatan rotasi planet-planet tata surya. Menurutnya, karya yang dipublikasikan di halaman Twitter pribadinya ini menarik banyak minat.
Karya terbarunya adalah upaya untuk menunjukkan dengan jelas seberapa cepat dan pada saat yang sama foton lambat dapat terjadi.
Demonstrasi visual pergerakan foton di sekitar Bumi
Dalam animasi pertama, O'Donoghue menunjukkan seberapa cepat cahaya dapat bergerak relatif terhadap Bumi.
Video promosi:
Panjang ekuator planet kita kira-kira 40 ribu kilometer. Jika tidak memiliki atmosfer (partikel yang dikandungnya dapat sedikit memperlambat cahaya), maka foton yang meluncur di sepanjang permukaannya akan membuat hampir 7,5 putaran penuh dalam 1 detik (atau 0,13 detik per revolusi).
Sementara kecepatan cahaya tampak sangat cepat dalam skenario ini, video juga menunjukkan bahwa itu terbatas.
Seberapa cepat cahaya bergerak antara Bumi dan Bulan
Dalam video kedua, O'Donoghue menempuh jarak yang lebih jauh - dari Bumi ke Bulan.
Rata-rata, jarak antara planet kita dan satelit alaminya adalah 384.000 kilometer. Ini berarti cahaya bulan yang terlihat di langit menempuh jarak ini dalam 1,255 detik, dan perjalanan bolak-balik, misalnya, saat mentransmisikan pesan radio antara Bumi dan pesawat ruang angkasa, akan memakan waktu 2,51 detik.
Perlu dicatat bahwa waktu ini meningkat setiap hari, karena setiap tahun Bulan menjauh dari Bumi sekitar 3,8 sentimeter (Bulan secara konstan menghabiskan energi rotasi Bumi melalui interaksi gravitasi-pasang surut. Konsekuensi dari efek ini adalah perubahan orbit satelit).
Seberapa cepat cahaya menempuh jarak antara Bumi dan Mars
Dalam video ketiga, O'Donoghue mendemonstrasikan masalah yang harus dihadapi banyak ilmuwan planet setiap hari.
Ketika karyawan badan kedirgantaraan NASA mencoba mengunduh dan menerima data dari pesawat ruang angkasa, misalnya, penyelidikan InSight yang sama yang saat ini beroperasi di Mars, pesan dikirim dengan kecepatan cahaya. Namun, tidak cukup hanya dengan mengontrol perangkat secara "real time". Oleh karena itu, tim harus dipikirkan matang-matang, sekompresi mungkin dan diarahkan pada waktu dan tempat yang tepat agar tidak meleset dari target.
Transmisi pesan tercepat antara Bumi dan Mars dimungkinkan pada saat planet-planet berada pada titik terdekat. Namun, ini hanya terjadi sekali setiap dua tahun. Selain itu, dalam kasus ini pun kita dipisahkan oleh jarak sekitar 54,6 juta kilometer. Video O'Donoghue menunjukkan bahwa pada jarak ini, cahaya membutuhkan waktu 3 menit dan 2 detik untuk berpindah dari satu planet ke planet lainnya, atau 6 menit di kedua arah.
Rata-rata, Bumi dan Mars dipisahkan oleh jarak 254 juta kilometer, jadi rata-rata pengiriman pesan dua arah membutuhkan waktu sekitar 28 menit dan 12 detik.
Semakin jauh jaraknya, semakin menekan "efisiensi" kecepatan cahaya
Batas kecepatan cahaya menciptakan lebih banyak masalah bagi pesawat ruang angkasa yang jauh dari Bumi. Misalnya, wahana New Horizons yang sama, yang sekarang berjarak 6,64 miliar kilometer dari kita, atau Voyager 1 dan Voyager 2, yang telah mencapai tepi tata surya.
Ilustrasi ruang angkasa Terobosan Starshot "nanoprobe" yang dipercepat oleh sinar laser yang sangat kuat dan diarahkan ke sistem bintang Alpha Centauri.
Situasinya menjadi sangat menyedihkan ketika harus mengirimkan pesan ke sistem bintang lain. Misalnya, eksoplanet terdekat yang kita ketahui, Proxima b, berjarak sekitar 4,2 tahun cahaya (sekitar 39,7 triliun kilometer). Bahkan jika kita mengambil pesawat ruang angkasa tercepat saat ini, Parker Solar Probe, yang mampu mencapai kecepatan 343.000 kilometer per jam, bahkan akan memakan waktu sekitar 13.211 tahun hanya untuk mencapai Proxima b.
Nikolay Khizhnyak