Lebenserhaltungssysteme

Allgemeine Erklärung

Was sind überhaupt Lebenserhaltungssysteme?

Lebenserhaltungssysteme, bzw. dessen Technologie oder Technologiekombinationen, sind Systeme welche es Lebensformen ermöglicht an Lebensfeindlichen Orten zu Überleben. Zu den Lebenserhaltungssysteme bzw. Technologien gehören auch Raumanzüge oder auch die Druckkabinen der Flugzeuge aus dem 21. Jahrhundert. So haben die Druckkabinen der Flugzeuge dafür gesorgt, dass ein stabiler Luftdruck und Sauerstoffgehalt im Flugzeug ist. Da je höher man in der Atmosphäre steigt, desto geringer ist der Sauerstoffgehalt.

Aber auch Klimaanlagen gehören zum Bereich der Lebenserhaltungssysteme. Zwar sorgen diese dafür nur, dass man es angenehmer hat, aber eben genau so etwas gehört auch dazu, da auch die Luftfilterung lebenswichtig sind. Gerade auf Raumschiffen und auch auf unbewohnbaren Planeten oder Raumstationen sind daher die Lebenserhaltungssysteme unabkömmlich.

Natürlich kann man die Systeme auch auf die Bedürfnisse bestimmter Spezies einstellen, da man ja auch die Luftfeuchtigkeit oder Temperatur regeln kann.

Systeme der Lebenserhaltung

Trägheitsdämpfer

Trägheitsdämpfer sorgen dafür, dass man die Beschleunigung des Schiffes nicht war nimmt. Durch die Trägheitsdämpfer wird die Beschleunigungsenergie des Schiffes auf die Objekte und Personen im Inneren kompensiert. So bekommt man die Beschleunigung auf Warp oder im Unterlichtbereich kaum oder gar nicht mit. Die Trägheitsdämpfer arbeiten fast in Echtzeit, allerdings kann nicht jede Beschleunigung schnell genug kompensiert werden und ist somit etwas Spürbar.

Warum sind dann Erschütterungen in Kampfsituationen vorhanden?

Dies ist ganz einfach zu erklären. Aufgrund der auftretenden Kräfte und Belastungen für die Schilde und Hülle des Schiffes brauchen die Trägheitsdämpfer eine Weile diese Energie zu kompensieren und auszugleichen. Daher können auch Objekte oder Personen durch die Gegendfliegen oder Konsolen explodieren.

Trägheitskupplung

Mit Trägheitskopplung bezeichnet man eine Instabilität. Man hat diese Art der Trägheitskupplung bereits im 20. Jahrhundert festgestellt, als die ersten Flugmaschinen mit Überschallgeschwindigkeit geflogen sind.

Diese Instabilität kommt vor allem daher, wo die Masse sich um die Längsachse konzentriert und dabei eine zu geringe Richtungsstabilität aufweist. Eine Trägheitskupplung tritt zum Beispiel auf wenn sie ein Schiff um zwei Achsen dreht. Dabei wirken zum Beispiel das Roll- und Giermoment auf einander. Eine Trägheitskupplung kann man auch daran erkennen, dass sich das Objekt um alle drei Achsen unkontrolliert dreht.

So nutzt man die Trägheitskupplung bei dem Peitschen-Manöver. Solch ein Manöver kann angewendet werden, wenn man im Traktorstrahl eines anderen Schiffes gefangen ist. Hier setzt man ruckartige hin und her Bewegungen an. Dabei wird das Schiff, welches sich angehängt an, mit hin und her gerissen. Dabei treten je länger es dauert stärker werdende Kräfte auf, eine Trägheitskupplung tritt auf. Löst sich das entsprechende Schiff nicht selbst, kann es auseinander gerissen werden und damit sich selbst zerstören.

Schwerkraft

Die Schwerkraft ist auf einem Raumschiff unabdinglich. Ohne Schwerkraft würden sich die Muskeln und Knochen des Körpers zurück entwickeln und man hätte Probleme sich dann auf Planeten zu bewegen. Es wäre sogar denkbar, das man die Schwerkraft nicht ertragen könnte und da durch sterben würde, weil das Herz nicht kräftig genug wäre, zum Beispiel. Auch wird die Schwerkraft für das Wachstum und die Entwicklung der Zellen bei humanoiden Organsystemen benötigt.

So hat jedes Schiff eine Netzwerk von Schwerkraftgeneratoren, welche direkt mit dem Trägheitsfeld verbunden sind um die Beschleunigungskräfte im Schiffsinneren so gering wie nur möglich zu halten. Das Netzwerk selbst besteht nur aus vier Schwerkraftnetzwerke. Ausnahme hierbei bildet die Prometheus-Klasse, welche sechs Schwerkraftnetzwerke besitzt. So findet man Standardmäßig zwei Schwerkraftnetzwerke in der Untertassensektion und zwei Schwerkraftnetzwerke in der Antriebssektion. Diese Aufteilung sorgt für das perfekte „unten“-Gefühl.

Die beiden Schwerkraftnetzwerke im Untertassenmodul versorgen je vierhundert Schwerkraftgeneratoren und die in der Antriebssektion je zweihundert Schwerkraftgeneratoren. Die Felder überschneiden sich leicht zwischen den Geräten, aber das ist kaum wahrnehmbar. Es Variiert sehr nach der Größe des Schiffes. Dabei bleibt es nicht aus, dass sich Linien überschneiden, doch dies merkt man kaum bis gar nicht, da es durch die Gravitationsstabilisierung kompensiert wird.

Ein kontrollierter Strom von Gravitonen, ähnlich denen vom Traktorstrahl, wird das Schwerkraftfeld selbst erzeugt. In eine hohle Kammer aus Anicium-Titanid 454 wird Energie aus dem EPS-Gitter (Elektroplasmasystem-Gitter) in einen versiegelten Zylinder geleitet. In der Mitte des Zylinders schwebt ein supraleitfähiger Stator aus Thoronium-Arkenid. Um es in der Schwebe zu halten, wird unter Druck stehendem Chrylon-Gas verwendet.

Der Stator ist auf Standardmäßig auf 125540 Umdrehungen pro Minute eingestellt und kann nur für wenige Pikosekunden (1 Pikosekunde = 10-12 Sekunden) ein Gravitationsfeld erzeugen. Daher ist ein Einsatz einer zweiten Generatorenreihe im Abstand von etwa dreißig Meter notwendig. Alle sechzig Minuten brauch der supraleitende Stator, welcher nach seiner Fertigung im Schwebezustand verbleibt, einen Synchronenergiepuls vom EPS, fällt jedoch das EPS-Gitter aus, kann der Stator noch für etwa vier Stunden sein Anziehungsfeld aufrechterhalten. Ein Abfall der Schwerkraft ist allerdings bis zum Ausfall nicht Aufhaltbar, es sei denn man lässt einen neuen Synchronenergiepuls in den Stator leiten.

Schiffsbewegungen können den Stator behindern und dafür hat man an der Innenseite des Anicium-Titanid-Zylinders sinesoidalen Rippen installiert, um die Schiffsbewegung zu dämpfen. Die geht nur bis zu einem Scheitelwert von sechs Zentimeter pro Sekunde, alles andere übernimmt das Trägheitsfeld. Die Schwerkraftgeneratoren sind untereinander durch ein Netzwerk kleiner Wellenleiter verbunden, um die Energie extremer Drehmanöver auszugleichen. Diese Wellenleiter werden für die Feldverteilung zur Erhaltung der Schwerkraftstabilität benötigt.

Schwerkraftgenerator der USS Enterprise - D

Gravitationsstabilisierung

Die Gravitationsstabilisierung kompensiert die Schwankungen im Schwerkraftnetzwerk eines Schiffes oder einer Station. Sollte ein Gravitationsstabilisator ausfallen, kann es zu schweren Schwerkraftschäden kommen. Die Schwerkraft würde von extrem Stark bis gar nicht vorhanden schwanken, was Personen in der Sektion oder Bereich töten könnte.

Replikatoren

Was sind Replikatoren?

Replikatoren sind Maschinen, welche zur synthetischen Herstellung von Materialien und Nährstoffen verwendet werden kann. Man hat dabei die lateinische Bezeigung „replicare“, was „wiederholen“, „wiederherstellen“ bedeutet, zur Namensgebung verwendet. Allerdings kann ein Replikator nur die Materialien, Gerichte oder Getränke herstellen, welche in der Replikatordatenbank vorhanden oder vorher programmiert worden ist. Diese Technologie ähnelt dem Transportersystem, wobei der Transporter auf Quantenebene arbeitet und der Replikator auf Molekularer Ebene.

Auch können Replikatoren in der Medizin genutzt werden um verletzte oder tote Organe von Spezies zu ersetzen. Allerdings gibt es da auch Organe die zu komplex für das System ist, wie die Lungen der Talaxianer.
Die Replikatoren sind in der Lage nicht verwendete Materialen, Geschirr oder Essensreste wieder als Rohmaterial zu speichern und später wieder verwenden. Der Vorteil dieser Technologie ist, dass man damit den Hunger komplett abschaffen kann und auch Materialknappheit kann damit verhindert werden.

Wenn man nach der Theorie von Albert Einstein geht, welche besagt das Materie nichts anderes als Energie ist (Energie-Massen-Äquivalenz), ist die Funktionsweise eines Replikator wie folgt:

Einzelne Moleküle werden aus der vorhandenen Energie zu einer festen Materie zusammengesetzt. Daher kann man den Replikator auch als schnellen Nanoroboter bezeichnen, da alles auf molekularer Ebene abläuft.

Nahrungsreplikatoren

Nahrungsreplikatoren findet man auf jeden Fall in den Wohnbereichen, also Quartieren und in den Casinos und Offiziersspeiseräume von Stationen und Schiffen. Sowie an allen wichtigen Orten, damit ist gemeint Brücke, Büroräume, Krankenstation, Arrest- und Sicherheitsbereich und dem Maschinenraum.

Die Nahrungsreplikatoren haben nur eine kleine Datenbank und können auch nur den Inhalt in der Datenbank replizieren. Im 24. Jahrhundert kann man allerdings kaum noch unterscheiden ob es eine Replikatormahlzeit oder eine frisch zubereitete Mahlzeit ist, da wie oben schon genannt der Replikator auf molekularer Ebene arbeitet.

Industriereplikatoren

Industriereplikatoren sind große Replikatoren und werden für die Infrastruktur und den Schiffsbau verwendet. Sie können so gut wie jeden Gegenstand oder Material duplizieren. Allerdings ist es nur möglich, wenn die atomare Struktur zuvor erfasst wurde.
Industriereplikatoren findet man vorwiegend in der Gegend vom Maschinenraum oder den Frachträumen, sowie den Shuttlerampen. Bestes Beispiel ist dafür die USS Voyager, welche im Delta-Quadranten gestrandet war. Diese waren darauf angewiesen Materialien selbst herzustellen und auch Shuttles selbst zu bauen. So kamen dort die Industriereplikatoren vorwiegend beim Bau des Delta Flyers zum Einsatz.

Vor allem die Gebäude im 24. Jahrhundert werden mittels Industriereplikatoren erbaut. Mit einem Industriereplikator kann im Gegensatz zu der zivilen Variante auch gefährliche Stoffe repliziert werden. Kraftwerke und Fabriken werden hauptsächlich von Industriereplikatoren hergestellt, jedenfalls die Materialien dafür.
Als Beispiel für Gefahrenstoffe die ein Industriereplikator herstellen kann, sind Komponenten für eine Bombe, Trilithium, Tekasite und Protomaterie. Diese Komponenten hat ein Wechselbalg 2373 auf Deep Space Nine repliziert um die bajoranische Sonne zu zerstören.

Abwasser- und Müllaufbereitung

Die Raumschiffe sind im 24. Jahrhundert eigene Ökologische Kreisläufe. Daher ist es unabdinglich auch die Abfälle und das Abwasser wieder aufzubereiten. So bleibt der Verbrauch sehr Gering und man hat mehr Material zur Verfügung. Vor allem für lange Missionen ist solch ein System unabdinglich. Denn nur so kann genügen Wasser und Nahrung mit Geführt werden.

Abfallverwertung

Es gibt zwei Arten der Müll- und Abfallaufbereitung. Zu einem gibt es den Abfallverwerter und dann gibt es noch als zweites den Müllzersetzer.

Müll ist ein fester und Wertvoller Rohstoff, sowohl im 21. Jahrhundert als auch im 24. Jahrhundert. Dabei hat sich die Qualität der Wiederverwertung deutlich erhöht im Vergleich zum 21. Jahrhundert.
Auch hier wird unterschieden wie man den Abfall aufbereitet in dem man den Müll sortiert. Etwa 82 Prozent aller weggeworfen Materialien auf einem Schiff sind Kleidungsstücke, persönliche Gegenstände, Behälter und sonstige Verpackungen. Die Stoffe werden auf mechanischen Weg aufbereitet.

Der Abfall wird als aller erstes Sterilisiert und dann zu kleinen Faserpakete zusammen geschnürt. Die Faserpakete werden dann zur Herstellung von Uniformen und Kleidungsstücken wieder verwendet. Gefahren Stoffe, wie toxische, biologische bedenkliche und radioaktive Substanzen werden aussortiert und einem speziellen Recycling zugeführt. Die restlichen Materialien, welche nicht verwendet werden, wandern in die Materie-Replikations-Recycling.

Beim Materie-Replikations-Recycling kommen alle Materialien hin, welche nicht auf mechanischen oder chemischen Weg recycelt werden kann. Dafür werden spezielle Replikatoren verwendet, sogenannte Molekular-Replikations-Matrix. Dort werden als erstes die Abfallstoffe dematerialisiert, um sie dann Später als bestimmte Objekte wieder rematerialisiert. Allerdings ist dies nur möglich, wenn das Objekt auch in der Replikatordatenbank vorhanden ist. Diese Art des Recyclings ist sehr Energie aufwendig im Gegensatz zum Recycling von der Kleidung und dem Wasser.

Die Stoffe, welche als toxisch, biologisch bedenklich oder radioaktive Strahlung haben, werden sofort aussortiert und dem Materie-Replikations-Recycling direkt zugeführt. Dort werden die Gefahrenstoffe in ungefährliche Kohlestoffpartikel umgewandelt und im System für die weitere Verarbeitung aufbewahrt.

Abwasseraufbereitung

Auch das Abwasser wird aufbereitet, dafür wird das Abwasser als erstes in verschiedene mechanischen Filterungen eingeleitet. Dies soll die kleinst Teile und die Feststoffteile raus filtern, welche dann zur Abfallverwertung für organischen Abfall zugeführt wird.

Sobald das Abwasser durch die Filterungen durch ist, bekommt es eine osmotische und elektrolytische Reinigung. Das Ziel dieses Prozesses ist es die mikroskopische Verunreinigung zu größeren Bündeln zusammen zu fassen um es dann im späteren Verlauf wieder herauszufiltern und dem Abfallaufbereitung zu zuführen.

Sollte dieser Ablauf abgeschlossen sein wird das Wasser für die Sterilisation auf über 150° Celsius erhitzt. Damit sollen alle Bakterien und Viren im Wasser verbrannt werden. Dann wird das Wasser ein letztes Mal durch ein mechanisches Filterungssystem geführt um es dann in die Frischwassertanks gepumpt.

Der Schlamm, welcher dabei entsteht, wird dann einer ganzen Reihe von Hitze- und Strahlungsbehandlungen unterzogen. Da dieser Schlamm eine wertvolle Wiederverwendungsquelle ist. So wird das daraus gewinnende Material für die Nahrungsreplikatoren als Grundrohstoff verwendet oder aber für die Materialien, welche nicht als Nahrungsgrundstoff geeignet ist, werden dem Feststoffverarbeitungssystem zugeführt.

Umweltsysteme

Die Umweltsysteme sind lebensnotwendig an Bord von Raumschiffen. Dieses System sorgt für den Sauerstoffgehalt in der künstlichen Atmosphäre und für die Wärme. Die Umweltsysteme sind auch in den einzelnen Quartieren regelbar, um es jeder Spezies so angenehm wie nur irgendwie möglich zu machen.

Klimaanlage

Die Klimaanlage auf einem Raumschiff ist ebenso wichtig, wie die Luftfilterung. Im freien Raum ist sehr kalt und jedes Lebewesen würde es so nicht überleben, sondern einfach erfrieren. Sollte man einer Sonne mal zu nahe kommen, wird man verbrannt, wenn es eine Klimaanlage nicht geben würde. So wird über eine Kühlanlage, die Luft runter gekühlt und über das EPS-Gitter wird die Luft erwärmt und dann über das gesamte Schiff oder Station verteilt. Die Lüftungsmotoren arbeiten mittlerweile so leise, dass man es nicht mehr hört und da durch eine Angenehme Atmosphäre geschaffen wird. Auch wird über die Klimaanlage die Luftfeuchtigkeit geregelt.

Luftfilterung

Jeder weiß ohne Sauerstoff kein Leben. So ist es auch auf Raumschiffen. Ohne die Luftfilterung, wäre es nicht möglich auf einem Schiff zu überleben. Die Luftfilterung ist nicht nur überlebenswichtig sondern auch aus medizinischer Sicht sehr gut. Denn mit dem Luftfilter werden auch Krankheitserreger aus der Luft gefiltert, aber auch Pollen und Staubpartikel werden durch die Luftfilterung heraus gesaugt. Pollen werden hauptsächlich im bothansichen Garten heraus gefiltert. Daher bedarf es da auch eine regelmäßige Wartung der Luftfiltermatte. Dies ist noch eines von wenigen Dingen, welche nicht automatisiert werden konnte. Nach einer gewissen Zeit sind die Poren in den Filtermatten mit Partikel zu gesetzt und dann kann es zu ausfällen kommen. Allerdings wird dann noch immer frisch Luft in den entsprechenden Bereich gepumpt aus den Reservetanks.

Funktion der Luftfilterung

Die verbrauchte Luft wird in das Rückführungsnetz eingespeist. Von diesem Netzwerk geht es in die photosynthetische Aufarbeitung, dort wird das Kohlenstoffatom vom Kohlenstoffdioxid entfernt, so das reiner Sauerstoff übrig bleibt. Von dort geht es in die Partikel-Filterung, welche bereits oben beschrieben worden ist. Danach wird die Luft auf Temperatur gebracht und die Luftfeuchtigkeit wird eingesetzt bevor es wieder im Schiff verteilt wird.

Ein Teil vom Rücklaufnetz wird in die Reserveaufarbeitung gesteckt um die aufgearbeitet Netzwerkkreuzungen einzusetzen. Auch wird aus dem Eventualitätsmodul frische Luft in die Räume des Schiffes geleitet. Sofern es nötig ist. Daher ist die Wartung und Reparatur dieser Anlage sehr wichtig.

Lichtsteuerung

Auch der Lichtwechsel ist für Lebewesen wichtig. So gibt es die Tag-Nacht-Szene, ab einem bestimmten Zeitpunkt wechselt das Licht von Tageslicht in Nachtlicht. Tags über ist das Licht wesentlich heller als Nachts, da man nachts das Licht dämpft und in manchen Bereichen sogar ganz abstellt.

Aber gibt noch viel mehr Lichtszenen, wie in den Schulischen Bereichen eines Schiffes oder den Konferenzräumen. So kann man dort eine Präsentationsszene einstellen, sprich das Hauptlicht geht aus und nur noch die Ausgänge sind schwach beleuchtet. Damit kann man sich voll und ganz auf die Präsentation oder Vortrag konzentrieren.

Bei den Alarmstufen gibt es auch unterschiedliche Lichtszenen. Bestes Beispiel ist dabei die Alarmstufe Rot. Die rote Alarmleuchten fangen an zu blinken und die Räume und Gänge werden in sanftes blaues Licht gehüllt um die rote Signalleuchten sichtbar und den Status erkennbar zu machen.
Im Gegensatz dazu gibt es die gelbe Alarmstufe. Das Licht wird kaum gedämpft und doch sieht man an den Seiten gelbe Leuchten blinkend.

Vergleich zum 21. Jahrhundert

Vieles was in Star Trek möglich ist, zum Steuern der Umweltsysteme, des Lichtes und anderer Systeme ist auch schon heute möglich. Dies geschieht über das EIB-System. Dieses System verknüpft verschieden Bereiche mit einander und lässt sich durch eine sehr einfache Programmierung steuern.

Nicht nur Manuell sondern auch automatisiert über Sensoren, welche direkt die Aktoren dann ansteuern.

Beispiel: Büro- und Konferenzräume in einem Geschäftsgebäude soll automatisiert und vereinfacht werden. Dies soll dann vom Pförtner abends und nachts kontrolliert werden ob überall das Licht aus ist und die Heizungsanlage nicht voll durch heizt. Oder ob die Fenster auf sind, was die Alarmanlage nicht aktivieren lässt.

Da holt man sich einfach die Entsprechenden Sensoren und Aktoren vom EIB-System. Wenn das System nun voll installiert ist und man ist in einem der Konferenzräume und möchte eine Präsentation halten, betätigt man einfach den Schalter Präsentation an der Wand oder auf einem Zentralen Steuerpunkt. Nun geht das Licht aus, der Beamer an und die Jalousien fahren runter. Nun kann man in Ruhe eine Präsentation vorführen ohne dabei lästige Störungen durch das Aussenlicht zu haben.

Oder aber in der Heizung. Man hat das Fenster auf und möchte Heizen, geht das nicht, weil eben Fenster auf ist. Sprich es muss erst das Fenster geschlossen werden damit sich die Heizung autonom und selbst regeln kann. Die Temperatur kann man über ein Touchpanel an der Wand oder im Schreibtisch einstellen.

Dies sind nur Beispiele. Man kann noch sehr viel mehr damit steuern und das nicht nur autonom sondern auch manuell.

Hier bei handelt es sich um eine Facharbeit von Godo Lessman.