Warpantrieb
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Inhaltsverzeichnis
Warpantrieb
Allgemeines
Ein ewiger Traum der Menscheit ist es schon immer gewesen, sich schneller als das Licht zu bewegen. Im Jahre 2061 schafft es Zefram Cochrane mit seiner "Phoenix", einer umgebauten Atomrakete, zum ersten Mal, die Lichtgeschwindigkeit zu durchbrechen.
Aber nicht nur der Warpantrieb, sondern auch eine verbesserte Version von Trägheitsabsorbern, um die Auswirkungen der Beschleunigung zu kompensieren, gehören zu seinen Verdiensten. Der Warpantrieb ermöglicht uns nun, große Entfernungen in unserer Galaxie zurückzulegen, ohne Auswirkung auf den humanoiden Organismus oder die Zeit.
Historisches/Grundlagen
Albert Einsteins Relativitätstheorie gibt die Lichtgeschwindigkeit mit c = 299.792.458 m/s an. Eine Folge von Einsteins Theorie ist, dass, um so stärker man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert, die Geschwindigkeit zu einer absoluten Größe wird. Raum und Zeit stehen nun relativ zueinander. Da die Geschwindigkeits des Lichtes für alle Betrachter gleich groß ist, ergeben sich einige Paradoxa.
Wenn man sich an Bord eines Raumschiffes befindet und sich mit 3/4 der Lichtgeschwindigkeit (relativ zu einem außenstehenden Betrachter) bewegen würde, so vergeht die Zeit auf dem Raumschiff langsamer als die des Betrachters außerhalb. Ein zweites sehr wichtiges Paradoxon ist jenes, welches besagt, dass nur Objekte ohne Masse die Lichtgeschwindigkeit erreichen können. Dies ist deshalb so, da alle Objekte durch Bewegung an Masse gewinnen. Nähert man sich nun der Lichtgeschwindigkeit, so wird die Masse unendlich groß sein.
Aufgrund der Tatsache, dass die Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit mehr Probleme bringt als Nutzen, wurde bei der Sternenflotte die normale Impulskraft auf 0,25 c beschränkt, obwohl ohne Probleme 0,75 c erreicht werden können. Die einzige Lösung für das Umgehen der Zeitdilettation ist der Bau eines Warpantriebes. Albert Einsteins Theorie liefert nun selbst Ansätze, welche die Möglichkeit nicht ausschließen, sich schneller als das Licht zu bewegen. Die Antwort liegt im vierdimensionalem Raum, auch Raumzeit genannt. Dies erkannte der Physiker und Mathematiker Hermann Mintowski bereits 1908. Albert Einstein versuchte nun, die Erkenntnisse in ein mathematisches Modell zu bringen - es dauerte etwa 10 Jahre.
In den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts wurden verschiedene Theorien entwickelt, welche die Möglickeit bieten, sich mit Überlichtgeschwindigkeit zu bewegen. Eine dieser Theorien (1994) stammte von dem Physiker Miguel Alcubiere. Er erkennt die Möglichkeit, die Raumzeit vor einem Raumschiff zur Kontraktion und hinter dem Schiff wieder zur Dehnung zu bringen. Außerdem wären die Auswirkungen der Beschleunigung auf die Besatzung eines Raumschiffes gleich Null. Eine große Frage war jedoch noch nicht geklärt: Woher nimmt man die Energie für die Krümmung der Raumzeit? Im Jahre 1997 wiesen zwei US-Wissenschaftler, Michael Pfenning und Larry Ford, nach, dass die benötigte Energie so groß wäre wie die des gesamten Universums und größer. Der Physiker Chris Van Den Broeck erkannte im Jahre 1999 eine Möglichkeit, welche die Energiemenge zum Krümmen des Raumes drastisch reduziert. Er verwendet in seiner Theorie eine etwas eigenartige Form des gekrümmten Raumes. Man müsste um ein Raumschiff eine "Blase" erzeugen, welche zwar groß genug sei, um das Raumschiff einzuschließen, aber nur über einer sehr geringe Oberfläche verfüge. Um eine solche "Blase" zu erzeugen, ist nach Van Den Broeck nur ein Gramm raumkrümmendes Material erforderlich. Das einzige Problem, welches er nicht lösen konnte, besteht darin, daß dieses Material negative Energie besitzen muss.
Zefram Cochrane und seinen Mitarbeitern gelang es im Jahre 2061 (kurz nach dem Ende des 3. Weltkrieges), ein Verzerrungsfeld aufzubauen, welches für einen Testflug ausreichte. Das Feld in Cochranes Raumschiff wurde von zwei Gondeln erzeugt, welche nach dem Start ausgefahren wurden. Damit erreichte er ein gleichförmiges Feld, welches den Raum lokal um das Raumschiff krümmte. Ein weiterer Nebeneffekt ist die Reduzierung der Masse des Raumschiffes. Spätere Antriebe verwenden mehrere Felder, wodurch die Masse weiter reduziert wird und höhere Geschwindigkeiten erreicht werden können.
Da man bei der Erzeugung eines Warpfeldes mit dem Subraum in Verbindung kommt, wird die Masse des Raumschiffs reduziert. Den Subraum kann man sich als Verbindung zwischen Raumzeit und parallelen Universen vorstellen. Über den Subraum ist das Universum miteinander verknüpft.
Aufbau und Funktion
Hauptbestandteile des Warpantriebs
- Materielager (Deuterium bei 13,8 K)
- Antimaterielager (Antideuterium)
- Warpkern (inkl. Reaktionskammer)
- Zuleitungen
- Eindämmungseinrichtungen
- Plasmatransferleitungen
- Warpgondeln (mit Warpfeldspulen)
- Das Deuterium gelangt von den Lagertanks durch Zuleitungen von "oben" in den Warpkern (Materie- bzw. Deuteriuminjektor).
Das Antideuterium wird ebenfalls aus den entsprechenden Lagertanks abgezogen und von der Unterseite des Warpkerns in den Antimaterie- bzw. Antideuterium-Injektor geleitet. Beide "Ströme" werden durch die in den Segmenten befindlichen Querschnittsverenger auf den Dilithiumkristall ausgerichtet und kommen im Kristall zur Reaktion. Materie und Antimaterie löschen sich unter starker Energiefreisetzung aus und es wird ein Elektroplasma erzeugt, welches durch das EPS-System des Schiffes (Plasmatransferleitungen) zu den Warpgondeln geleitet wird.
Dotiertes Dilithium (2 5 6 Dilithium 2 : 1 Diallosilikat 1:9:1 Heptoferranid) ist das einzig bekannte Material, welches in der Lage ist, die Auslöschung von Materie und Antimaterie zu regeln. Die Kristalle haben eine feste Gitterstruktur, wodurch Materie von der einen und Antimaterie von der anderen Seite eingeleitet wird. Die einzelnen Teilchen gewinnen dadurch an Abstand, wodurch die Reaktion kontrollierbar wird. Allerdings müssen die Kristalle von Zeit zu Zeit ausgerichtet werden. Darunter versteht man die Neuausrichtung des Gefügegitters von Dilithium. Durch die Reaktion von Materie und Antimaterie wird das Gitter stark beansprucht und verliert im Laufe der Zeit an Integrität.
In den Warpgondeln angekommen, wird das Elektroplasma in pulsförmigen Zyklen zwischen 25 und 50 ns in die Feldspulenkammer eingespeist. Dies bewirkt zum einen eine unterschiedliche Symmetrie zwischen den einzelnen Feldern als auch eine bessere Energieausnutzung und Feldstärke. Die nun entstehende lokal um das Schiff befindliche Raum-Zeit-Verzerrung treibt das Schiff voran. Es muss eine kontinuierliche Plasmainjektion erfolgen, da aufgrund des Quantenwiderstandes das Schiff sonst auf Sublichtgeschwindigkeit fällt.
Durch die Verwendung des Warpantriebes lagern sich innerhalb des Schiffes Baryonen ab. Diese Partikel müssen in größeren Abständen entfernt werden. Dazu muss das Raumschiff in ein dazu vorgesehenes Dock einlaufen und sich einer Dekontamination unterziehen. Bei diesem Vorgang dürfen sich keine Personen oder Lebewesen an Bord befinden. Die Partikel lagern sich aufgrund der Eigenschaften des Warpfeldes überall auf dem Schiff ab.
Wartung und Sicherheit
Bei einem so komplexen und hochmodernen Antriebssystem muss eine ständige Überwachung und Kontrolle erfolgen. Der Bordcomputer ist direkt an Sensoren des Antriebs angeschlossen, damit eine sehr schnelle Verarbeitung der Daten erfolgen kann. Jede Schicht im Maschinenraum führt eine manuelle Kurzdiagnose durch.
Teile der Crew sind ständig dabei, die verschiedensten Systeme zu überwachen, auch wenn es Computer gibt. Im Normalfall muss das Warpsystem jedes Schiffes nach 10.000 Betriebsstunden in einem Raumhafen gewartet werden. Dabei werden alle Komponenten untersucht. Bei diesem Vorgang werden auch die M/AM-Tanks völlig geleert und überprüft.
Ist ein Schiff im Weltraum unterwegs, ist nach jedem Störfall des Systems (Angriff, Raumphänomene etc.) eine komplette Diagnose erforderlich, ebenso nach einer Reparatur. Alle Offiziere der Technik bringen diese Routinen im Schlaf, dies ist unbedingt erforderlich.
Die Sicherheit der Crew und des Schiffes geht vor. Dieser Grundsatz gilt in allen Bereichen der Sternenflotte (von Ausnahmen abgesehen). Die Parameter des Warpsystems sind auf maximale Sicherheit ausgelegt. Deshalb gelingt es den Schiffen der Defiant-Klasse am Anfang nicht, mehr als Warp 3 zu erreichen. Chief Miles O'Brien entfernt eine Menge Sicherheitssysteme, damit man höhere Warpgeschwindigkeit erreichen kann. Damit soll zum Ausdruck kommen, dass die Sicherheit beim Neubau von Schiffen weitaus höher liegt als in Praxis oder dem täglichen Gebrauch. Der Chefingenieur eines jeden Sternenschiffes muss oft selbst über die Sicherheit der System entscheiden. Allerdings bleiben ihm dabei oft keine großen Spielräume, der obrige Grundsatz gilt immer.
Sicherheitsstufen bei Fehlfunktionen aller Art
- System bleibt eingeschaltet und es werden Parameter neu eingestellt oder Einrichtungen kallibriert
- System bleibt eingeschaltet und es wird auf niedrigere Leistung geschaltet
- System wird abgeschaltet (alle Komponenten werden abgepumpt)
- Kraftfeldversiegelung des Kerns
- Versiegelung des Maschinenraumes oder des Kernsegmentes
- Auswurf des Warpkerns
Im Notfall können auch die Antimaterietanks abgeworfen werden (weshalb sie sich immer an der Unterseite des Schiffes befinden). Jeder Tank verfügt über eine eigene Eindämmungseinheit, welche selbstständig mit Sarium-Krellid-Energiezellen für den Notfall ausgerüstet ist.
Bauarten
Die Warpkernarchitektur wird bei fast allen Schiffen neu definiert und es wird ein für das Schiff abgestimmter Kern entwickelt. Diese besteht in den meisten Fällen aus demselben Grundaufbau. In der Geschichte der Warptechnologie sind bis in das 24. Jahrhundert hinein die als "Single Core" bekannten Systeme im Einsatz. Diese Bauweise beschränkt sich auf einen Zulauf für Materie und Antimaterie. Moderne Konstruktionen sind meist Mehrkernkonstruktionen. Innerhalb dieser Konstruktionen werden mehrere Zulaufleitungen oder Kernsegmente verwendet. Eine bekannte Konstruktion ist der "Quad Core". Hier wird der eigentliche "Single Core" in vier Teile aufgespaltet. Der Vorteil der neuen Technologie liegt in der Sicherheit und der besseren Kontrolle über den Warpkern.
Neben dem Warpkern müsen vor allem auch die Warpgondeln entsprechend angepasst werden. Auch hier ist der Prinzipaufbau der Gleiche, jedoch werden die Gondeln auf das Schiff abgestimmt, um eine möglichst effektive und sichere Betriebsweise zu garantieren. Auf die Gondelkonstruktionen wird in einem seperaten Punkt "Warpgondeln" eingegangen.
Warpskala
Bis zum Jahre 2343 wird die Warpscala mit v = w² berechnet. Da diese Einteilung für sehr hohe Warpgeschwindigkeiten ungeeignet war gibt es seit diesem Zeitpunkt eine neue Definition von Warp. In der deutschen Synchronisation wird der Begriff SOL verwendet (TOS). Dies bedeutet "Speed of Light" und meint Warp als Multiplikator der Lichtgeschwindigkeit.
| Scala bis 2343: | Scala ab 2343: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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