__ _____________________________ (__| FAQ: D E R W A R P A N T R I E B |________________ 10001.05 ___) Diese FAQ widmet sich dem Warpantrieb, seiner Realisation und seiner Funktionsweise sowie den unterschiedlichen Warpskalen, Geschwindig- keitstabellen und Formeln sowie *moeglicher* technischer und wissen- schaftlicher Hintergruende. Diese sind meist reine Spekulation, d.h. sie geben nur meine persoenliche Meinung wieder. Die anderen Infos sind (meistens) quasi-canon, z.B. Diagramme und Zahlenwerte aus dem "Technical Manual". Es ist nicht alles auf meinem Mist gewachsen, ich habe mir auch Anregungen von Joshua Bell's Mini-FAQ geholt (URL siehe unten). Achtung: Ihr solltet einen fixed font eingestellt haben, um die Abbildungen und Formeln ordentlich darstellen zu koennen. __ _________________________________________________________________ (__||_ 0. Vereinbarungen _____________________________________________) v ... Geschwindigkeit c ... Lichtgeschwindigkeit W ... Warpfaktor Cochrane ... Masseinheit der Subraumfeldstaerke (n Cochrane entsprechen n-facher Lichtgeschwindigkeit) Angstroem ... Laengeneinheit (10^-10 m) MJ ... Mega-Joule (Masseinheit der Energie) oo ... Unendlich __ _________________________________________________________________ (__||_ 1. In Theory __________________________________________________) Der Schluessel zur Erfindung des Warpantriebs lag in der Vorstellung, viele Lagen von Warpfeldenergie so uebereinanderzuschichten, dass je- de Schicht eine kontrollierte Kraftmenge gegen ihren naechsten Nach- barn einsetzt. Der kumulative Effekt der angewandten Kraft treibt das Schiff vorwaerts und wird als Asymmetrische Peristaltik-Feldmanipula- tion (APFM) bezeichnet. Die Warpfeldspulen in den Triebwerksgondeln werden aufeinanderfolgend von vorne nach hinten gezuendet. Die Zuendfrequenz bestimmt die An- zahl (bzw. die Dichte) der Feldschichten, wobei eine groessere Anzahl von Schichten pro Zeiteinheit in den hoeheren Warpfaktoren notwendig ist. Jede neue Feldschicht breitet sich von den Gondeln ausgehend nach aussen aus und erfaehrt dann eine schnelle Energiekopplung und -entkopplung in verschiedenen Entfernungen von den Gondeln, wobei sie gleichzeitig mit Geschwindigkeiten von 0,5c bis 0,9c Energie zur vo- rigen Schicht transferiert und von ihr trennt. Dies liegt innerhalb der traditionellen Physik und umgeht dabei wirksam die Grenzen der allgemeinen, speziellen und transformativen Relativitaet. Waehrend der Energiekopplung vollzieht die ausgestrahlte Energie die notwendige Transition in den Subraum und uebt so einen deutlichen Massenreduktionseffekt auf das Raumschiff aus. Dies ermoeglicht es dem Raumschiff, durch die aufeinanderfolgenden Schichten der Warp- feldenergie zu schluepfen. Wenn die Warpfeldstaerke 1000 Millicoch- rane erreicht, scheint das Schiff in weniger als Planckzeit (1,3*10^-43 s) ueber die Grenze der Lichtgeschwindigkeit getrieben zu werden, wobei die Warpphysik sicherstellt, dass das Schiff nie genau Lichtgeschwindigkeit hat. (leicht gekuerzt und ueberarbeitet aus dem "Technical Manual") Wenn die tatsaechlich reduzierte Groesse M^2 ist, dann liesse sich mit einer weiteren "Massenreduktion" sogar die Ueberlichtgeschwindig- keit erklaeren - M^2 < 0 fuehrt gerade zu Tachyon-Gleichungen (Ta- chyonen sind Teilchen, die mit Ueberlichtgeschwindigkeit fliegen). Bei einer Subraumfeldstaerke von weniger als 1 Cochrane ist die Masse noch groesser 0, aber schon reduziert; das Schiff ist also einfach leichter, sonst aendert sich aber nichts. (aus de.rec.sf.startrek.technologie, Autor unbekannt - bitte melden) Das erzeugte Warpfeld besitzt etwa folgende Subraum-Geometrie: / ___,-------,____ | __/ \_ / _/ \ | / \ / / __,--------,___ \ | | _/ \ \ _______________ | / / \ \ '-------,____ / | / \ \ \ |/ /__,----------,_ \ | ____,------------------,_____\|| // \ \ | ___________________________\//// __________ \ | | / ___________________\/// __/ \ \ | | | / ____________\//_/__,--------, \ \ | | | | / _________\/// ,------, \ \ | | | | | / / _____\/_ / \ \ \ | | | \ | / / (________> / \ \ | | | | \ \ | / | \_____/ | \ | | | | __\______\____\__|_______| / / | '--/\ |_|_|__|____|______|__ : : : : | \ ___\_| ,--\/ | : : : : : : : : : _|__/___ \ | : : : : : : : : : (________> \ / : : : : : 100% 10 1 0,1 : \ / 0,1 1 10 100% 10 : : : : : '------' : : : : : : : : : : Relatives Felddifferential bei : : : : : 1000 Millicochrane (in %) : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : _______ : : : : : : : : _,-----' : '----,__ : : : : : : _,-' ___________ : : \_ : : ______________________ :/__,---' '-,__ : \_ : __,---' ______________\:/__,------------,__ :\_ : \ : _,--' _____________\:/ _______________ \_ : \ : \ : _,-' _,'_____________\/_/______________ \_ \_ \: \: ,-' ,-' / ,-----------\/-'___,===++==,__'-,\ \ \ | --|------|----|--|-----oooooooo_/====,_____,===' | |--|----|------|-- \ \ \ \_ /_____ /,-========'-' _/ _,-' __,-' \_ '-, \_ '--------,__'==='_/ \=,========'---'-----' '-,_ '-, '------,____ '---' _/ \ '--,_'--,____ '-,_ '--,_____ '-------' __,-' / \ '-,___ '------------' __/ _/ '---,_________________,---' __,-' --' Und noch eine Theorie vom Subraum (mit freundlicher Genehmigung von Gregor Scholten ): "Aus der Kombination der Quantenmechanik mit der allg. Relativitaets- theorie ergibt sich, dass sozusagen der Raum quantisiert ist. Wenn naemlich die Wellenlaenge eines Teilchens die Plancksche Laenge l_P von etwa 10^(-33) cm unterschreitet, dann wird gemaess der Planck- schen Formel E=h*f die Energie und damit die Masse des Teilchens so gross, dass der Schwarzschildradius der Teilchenmasse groesser als die Plancksche Laenge wird. Deswegen ist es im Rahmen der Quantenme- chanik und Relativitaetstheorie nicht moeglich, kleinere Abstaende als die Plancksche Laenge zu betrachten. Das Plancksche Volumen, also (l_P)^3=10^(-99) cm^3, stellt daher eine Art Raumquant dar. Der Sub- raum laesst sich nun als etwas auffassen, das unterhalb dieser Groessenordnung angesiedelt ist, aehnlich wie das Subatomare unter der Groessenordnung des Atomaren, und das daher kein Raum im her- koemmlichen Sinne mehr ist. Zur Beschreibung dieses Subraumes reicht dann die konventionelle Physik (QM und RT) nicht mehr aus, und es ist eine neue Physik erforderlich, eben die Subraumphysik." In Anbetracht der Tatsache, dass die Plancksche Laenge auch im TM an- gesprochen wird, halte ich diese Theorie fuer die wahrscheinlichste. __ _________________________________________________________________ (__||_ 2. Technische Realisierung in der Galaxy-Klasse _______________) Ausgehend von den Vorratsbehaeltern, wo Deuterium (schwerer Wasser- stoff) und sein entsprechendes Antimaterie-Gegenstueck gelagert wer- den, gelangen diese in die jeweiligen Reaktant-Injektoren, von wo aus sie ueber magnetische Querschnittsverengersegmente in die Materie- Antimaterie-Reaktionskammer eingebracht werden. Dort reagieren sie miteinander 20 Angstroem ueber der Oberflaeche der Dilithiumkristal- le. Der resultierende Plasmastrom, der dadurch entsteht, dass wegen des Mischungsverhaeltnisses nicht alle Materie bzw. Antimaterie in Energie umgewandelt wird, wird ueber Energietransferleitungen zu den Warpfeldgeneratorspulen in den Warpgondeln geleitet. An den EPS-Zapf- stellen kann vorher aber noch Energie in die EPS-Energieverteilung abgezapft werden, die die Energieversorgung des Schiffes gewaehr- leistet. Das Materie-Antimaterie-Mischungsverhaeltnis betraegt im Ruhezustand 25:1, bei Warp 1 10:1 und steigt bis Warp 8 auf 1:1 an. Darueber hinaus bleibt das Verhaeltnis bei 1:1, aber die zugefuehrte Menge des Reaktants erhoeht sich. (In der TNG-Episode "Pruefungen" sagt Wesley Crusher allerdings, dass das Mischungsverhaeltnis immer 1:1 ist - wo kommt dann aber das Plas- ma her, wenn saemtliche Materie und Antimaterie reagiert?) In den Warpgondeln befindet sich ein Plasma-Injektionssystem, das die Spulen einer Folge von Energieentladungen aussetzt, wodurch das Warp- feld erzeugt wird. Bei Warpfaktor 1-4 arbeiten die Injektoren mit niedrigen Frequenzen (30-40 Hz) und bleiben nur fuer kurze Zeit offen (25-30 ns). Bei Warpfaktor 5-7 wird die Frequenz auf 40-50 Hz erhoeht und die Oeffnungszeit steigt auf 30-40 ns an, waehrend die Befeue- rungsfrequenz bei hoeheren Faktoren auf 50 Hz steigt. Die Warpfeldspulen generieren nun ein intensives, vielschichtiges Feld, das das Raumschiff umgibt. Die Manipulation der Form dieses Felds ist fuer den Antriebseffekt bei Lichtgeschwindigkeit und darue- ber hinaus verantwortlich. Das Verterium-Kortenid innerhalb eines Spulenpaars bewirkt, wenn es mit Energie versorgt ist, eine Verschie- bung der vom Plasma getragenen Energiefrequenzen tief in die Subraum- domaene hinein. Die Quantenpakete der Subraum-Feldenergie bilden sich ungefaehr auf 1/3 der Strecke zwischen der inneren und der aeusseren Oberflaeche der Spule, da das Verterium-Kortenid Veraenderungen in der Raumgeometrie um 3,9*10^-33 cm auf der Planckschen Skala hervor- ruft. Die umgewandelte Feldenergie durchbricht die aeussere Oberflae- che der Spule und strahlt von der Gondel aus. Eine bestimmte Menge von Feldenergie-Rekombination tritt im Zentrum der Spule auf und er- scheint als sichtbarer Lichtausstoss. __ _________________________________________________________________ (__||_ 3. Die Warpskalen _____________________________________________) 3.1. Die Zeit vor TOS --------------------- Als die ersten erfolgreichen Warpfluege unternommen wurden, stellte man fest, dass Warp 1 genau der Lichtgeschwindigkeit entsprach. Also zog man den Schluss, dass Warp 2 = 2c, Warp 3 = 3c usw. seien. Man hatte damals noch keine Moeglichkeit, das experimentell nachzuweisen, und wahrscheinlich war die Theorie auch noch nicht so ausgereift. 3.2. Die TOS-Warpskala ---------------------- Spaeter entdeckte man, dass bei bestimmten Geschwindigkeiten der Energieverbrauch geringer war als bei anderen. Die Energiekurve stieg an, sackte ploetzlich ab, stieg wieder an, sackte wieder ab, aller- dings nicht so weit wie vorher, stieg wieder an usw. Man definierte die Warpskala um, so dass die ganzzahligen Warpwerte genau bei diesen Stellen minimaler Energie lagen und erhielt etwa folgende Kurve: Energieverbrauch in MJ/Cochrane | | , / 10^9 + , /|__/`--' | , /| _/`--' | , _/| _/|__/ `-' 10^6 + | /|_/ `-' | | _/|__/ | , /|_/ 10^3 + /| / | / |_/ :/ +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+--> 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Warpfaktor Die Energie, die notwendig war, um einen ganzzahligen Warpfaktor zu halten, war also wesentlich geringer, als die fuer das Erreichen des Warpfaktors noetige Energie. Ab etwa Warp 5 waren keine genauen Er- gebnisse bekannt, aber schon bald zeigte sich, dass die Extrapolation der Kurve nicht so ganz stimmte; es dauerte jedoch noch einige Zeit, ehe sich eine erneute Anpassung durchsetzte (siehe TNG-Warpskala). Durch die Neueinteilung mussten natuerlich auch die Geschwindigkeits- werte angepasst werden, wodurch man auf die Formel 3 v = W * c kam, was folgender Tabelle entspricht: W | 0 1 2 3 ... 8 9 10 ... 14.1 .... oo -----+----------------------------------------------------------- v/c | 0 1 8 27 ... 512 729 1000 ... 2803.221 .... oo 3.3. Die TNG-Warpskala ---------------------- Als man immer hoehere Geschwindigkeiten erreichte, stellte man fest, dass auch diese Warpskala nur die halbe Wahrheit wiedergab. Man ent- deckte naemlich, dass es nur 9 solcher Zustaende minimaler Energie gab. Wenn man diese Stellen nicht genau traf (und genau das passierte nach der alten TOS-Skala bei hohen Geschwindigkeiten), flog man sehr ineffizient in Bezug auf den Energieverbrauch. Die Warpskala musste also erneut angepasst werden. Die Kurve wurde etwas nach oben korri- giert, und der Bereich von TOS-Warp 9 bis Warp oo wurde auf Warp 9 bis Warp 10 auf der neuen Skala "zusammengeschoben". Daraus resul- tierte aber auch, dass bei Warp 10 ein unendlich hoher Energiever- brauch eintreten wuerde, so dass Warp 10 nie erreicht werden koennte (Eugenes Grenzwert). Kurioserweise ergab sich durch dieses "Zusammenschieben" der Energie- kurve (und damit ebenso der Geschwindigkeitskurve) aber auch, dass Warp 10 einer unendlichen Geschwindigkeit entsprechen wuerde, weshalb man diese Grenze ohnehin nicht ueberqueren koenne. Die neue Energiekurve saehe (lt. Technical Manual) dann etwa so aus: Energieverbrauch in MJ/Cochrane |' | / ' | / ' 10^9 + , /|/ ' | , /| _/`--' ' | , _/| _/|__/ `-' ' 10^6 + | /|_/ `-' ' | | _/|__/ ' | , /|_/ ' 10^3 + /| / ' | / |_/ ' :/ ' +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+--> 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Warpfaktor Die neue Geschwindigkeitsformel, die durch das erneute Anpassen ent- stand, lautet in etwa: n 10/3 + u(W) * A * (-ln(10-W)) v = W mit / oder besser / | 0 fuer W <= 9 | 0 fuer W <= 9 u(W) = < u(W) = < | 1 fuer W > 9 | e^(-1/(b*(W-9)^2)) fuer W > 9 \ \ und A = 0.03684678, n = 1.791275, b = const. Und die daraus folgende Geschwindigkeitstabelle: W | 0 1 2 3 ... 8 9 9.2 9.6 9.9 9.99 9.9999 10 -----+------------------------------------------------------------- v/c | 0 1 10 39 .. 1024 1516 1649 1909 3053 7912 199516 oo (Die tatsaechlichen Werte weichen etwas von der Formel ab, was sich aber leicht durch ihre Abhaengigkeit von interstellaren Bedingungen, z.B. Gasdichte, elektromagnetischen Feldern und Subraumanomalien er- klaeren laesst.) Weitere Formeln lauten: v = W^(10/3) + (10-W)^(-11/3) v = W^(10/3) + (1 / (10^5-W^5)) v = W^(10/3) / (1 - (W/10)^(91,28 / (10-W)^0,27)) Warp 10 ist also keine Geschwindigkeitsbarriere (da v=oo), sondern eine Energiebarriere. Darum kann Warp 10 auch nicht ueberschritten werden! 3.4. Warp 13 in "Gestern, heute, morgen" ---------------------------------------- Wieso also jetzt Warp 13? Das laesst sich durch zwei Moeglichkeiten erklaeren: 1) Man hat herausgefunden, dass nach dem Zustand minimaler Energie bei Warp 9 noch mehr solcher Zustaende (mind. 4) existieren und daraufhin die Warpskala erneut angepasst, d.h. den Bereich zwi- schen Warp 9 und 10 "auseinandergezogen" auf Warp 9 bis 13+, so dass die ganzzahligen Warpfaktoren wieder bei diesen Zustaenden liegen, und meinetwegen Warp 14 jetzt obere Grenze ist. 2) Man hat den Antriebsmechanismus verbessert, so dass die neuen Zu- staende erst dadurch entstanden sind (evtl. wurden aeltere Schiffe deshalb mit einer 3. Warpgondel ausgestattet). Ansonsten siehe 1). 3.5. Transwarp und Warp 10 -------------------------- Und was ist dann Transwarp? Um das zu erklaeren, muss man erst einmal zwischen dem Transwarp in Star Trek III und dem in Voyager's "Die Schwelle" unterscheiden. Prototyp auf der Excelsior (NX-2000): Wahrscheinlich ein anderes Antriebssystem, das wesentlich mehr Zu- staende minimalen Energieverbrauchs erzeugt, und dessen Energiekurve generell unter der Warp-Energiekurve liegt, so dass Geschwindigkeiten ueber TNG-Warp 9 wesentlich effizienter erreicht werden koennen, und damit natuerlich auch hoehere Geschwindigkeiten als mit Warp. Dabei wird allerdings die Warp-10-Grenze nicht ueberschritten! Waehrend die Enterprise-D also bei Warp 9.5 schon maechtig zu tun hat, wuerde sie mit Transwarp bei gleichem Energieausstoss meinetwegen eine Entspre- chung von Warp 9.99 erreichen. Scheinbar ist man jedoch auf unueber- windbare Schwierigkeiten gestossen, so dass das Transwarpprojekt ab- gebrochen werden musste. Shuttletest auf der Voyager (3 M÷glichkeiten): 1) Anscheinend basiert diese Antriebsform auf dem normalen Warp, je- doch sorgen die neuen Dilithiumkristalle dafuer, dass die Energie- kurve *nicht* gegen oo geht, aber die Geschwindigkeitskurve schon. Man kann dann also mit endlicher Energie unendliche Geschwindig- keit erreichen :-/ 2) Es koennte auch sein, dass die beiden Transwarp-Formen ein und dasselbe sind. Dann ist allerdings die Frage, warum die Geschwin- digkeitsangaben in Warp erfolgten, und nicht in Transwarp-Faktoren wie in Star Trek III (siehe Monitor der Excelsior). Ausserdem muesste der Transwarpantrieb der Excelsior dann auch in der Lage gewesen sein, Warp 10 zu erreichen! Jedenfalls wuerde das erklae- ren, warum nach ST III das Transwarpprojekt abgebrochen wurde: Es fehlten einfach die neuen Dilithiumkristalle. 3) Denkbar waere auch, dass die Warp-Energiekurve zwar gegen oo geht, aber genau bei Warp 10 einen Sprung zurueck auf Null (oder zumin- dest einen endlichen Wert) macht, und dass ab einem bestimmten Warpfaktor W* quasi eine "Tunnelung" nach Warp 10 erfolgen kann, wo dann keine (oder nur wenig) Energie notwendig ist, um diesen Zustand zu halten. Das Problem waere also nur, W* zu erreichen, was scheinbar durch die neuen Kristalle geloest worden ist: Energieverbrauch in MJ/Cochrane | || 10^12 + || | Tunnelung --> === | /' | 10^9 + , /|/ ' | | , /| _/`--' ' | | , _/| _/|__/ `-' ' | 10^6 + | /|_/ `-' ' | | | _/|__/ ' | | , /|_/ ' | 10^3 + /| / ' | | / |_/ ' | :/ ' : +----+----+----+----+----+----+----+----+----+--+-+--> 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 W* 10 Warpfaktor Transwarpkanaele der Borg: Die Borg haben offenbar die Moeglichkeit, mit Hilfe von Transwarpspu- len Transwarpkanaele zu oeffnen, die eine wesentlich hoehere Fortbe- wegungsgeschwindigkeit erlauben. Der U.S.S. Enterprise NCC-1701D ist es gelungen, einem Borgschiff in so einen Kanal zu folgen, waehrend es die U.S.S. Voyager NCC-74656 geschafft hat, eine Transwarpspule von einem Borgschiff zu entwenden und selbst solch einen Kanal zu schaffen. __ _________________________________________________________________ (__||_ 4. Excursions Into Real Life __________________________________) Q: Gibt es einen Unterschied zwischen Warp und Sol? A: Nein. Die Bezeichnung Sol existiert nur in den vom ZDF gesendeten Folgen der Classic-Serie und bedeutet "Speed Over Light". Im Original ist schon immer von "Warp" die Rede, auch wenn zu Kirks Zeiten eine andere Warpskala verwendet wurde. Q: Gibt es ernsthafte Bemuehungen, so etwas Aehnliches wie den Warp- antrieb zu realisieren? A: Es sieht zumindest so aus, als ob man an alternativen Antriebsme- thoden forscht. Naeheres dazu auf der "Break Through Propulsion Physics"-Seite der NASA unter http://www.lerc.nasa.gov/WWW/bpp/ __ _________________________________________________________________ (__||_ 5. Weitere Infos ______________________________________________) Ausfuehrlichere Infos gibt es auf folgenden Seiten: http://www.aa.net/~skeksis/Star_Trek/ http://www.physics.purdue.edu/~hinson/physandtrek/ Diese FAQ ist auch zu erreichen unter: http://www.uss-defiant.de/startrek/warp.txt __ _________________________________________________________________ (__||_ END TRANSMISSION ______________________________________________)