Warpantrieb
Der Warpantrieb ist eine Antriebstechnologie, die eine interstellare Raumfahrt mit Quasi-Überlichtgeschwindigkeit ermöglicht.
Inhaltsverzeichnis
Funktionsweise
Das Prinzip des Warpantriebs aus eigener Kraft ist bei fast allen Spezies, die ihn entwickeln gleich: Entgegen dem konventionellen Antriebssystemen, die dem Rückstoßprinzip folgen – wie etwa der Impulsantrieb oder die älteren Raketen- und Düsentriebwerke –, basiert der Warpantrieb auf einem anderen Konzept.
Mit speziellen Feldspulen, den sogenannten Warpspulen, wird ein Warpfeld um das Schiff aufgebaut, mit dem dieses dann auf Warpgeschwindigkeit beschleunigt und auch hält, um die Geschwindigkeitsbarriere des normalen Raum-Zeit-Kontinuums zu umgehen. Innerhalb des Warpfelds steht das Schiff still.
Für den Betrieb es Warpantriebs oder vielmehr für die Erzeugung des Warpfelds sind dabei Unmengen von Energie nötig, welche nur von wenigen energieerzeugenden Systemen erzeugt werden können.
Energieerzeugung
Vorlage:Überschriftensimulation 4 Viele der Warpantriebe basieren auf dem Prinzip einer Materie-Antimaterie-Reaktion - so auch die Warpantriebe, welche auf Schiffen der Föderation eingesetzt werden. Die Reaktion läuft in einer Reaktionskammer ab:
Die ersten irdischen Warpantriebe werden mit einem verhältnismäßig kleinen Warpreaktor betrieben, welche nach Gründung der Föderation für leistungsfähigere Antriebsysteme schnell größer wurden und in Schiffen der Constitution-Klasse beispielsweise als große Reaktionskammern konstruiert und benutzt werden. Erst mit einer massiven Umrüstung der Flotte, wird wieder eine kleinere Reaktionskammer etabliert: der Warpkern.
In diesen Reaktionskammern werden Materie und Antimaterie zur Reaktion gebracht. Für diese Reaktion verwendet man Deuterium und Anti-Deuterium. Diese beiden Materiearten lösen sich bei der Reaktion gegenseitig auf, wobei sie Strahlung abgeben. Dadurch wird die Menge an Energie freigesetzt, die nötig ist, um einen Warpantrieb zu versorgen.
Durch die Kräfte (Druck, Hitze, Strahlung), die bei der Reaktion frei werden, ionisiert das Deuterium und wird zu Plasma. Dieses energiereiche Plasma wird durch spezielle Plasmaleitungen in die Warpgondeln transportiert. Innerhalb dieser Leitungen befinden sich magnetische Tunnel, die das Plasma befördern, denn kein Material würde dem Kontakt mit dem mehrere Millionen Grad heißen Plasma widerstehen können.
Vorlage:Überschriftensimulation 4 Theoretisch ist es möglich, Warpantriebe auch mit anderen Energiesystemen, egal wie ergiebig sie sind, zu betreiben. Das Problem hierbei ist lediglich, dass die Größe der Maschinen oft zu stark durch die Abmessungen und Belastbarkeit von Schiffshüllen begrenzt ist.
Die romulanischen Raumschiffe des 24. Jahrhunderts nutzen künstlich erzeugte Quantensingularitäten zur Energiegewinnung. (TNG: "Gefangen in einem temporären Fragment")
Erzeugung des Warpfelds
In den Warpgondeln findet der eigentliche Effekt statt, der die Fortbewegung erzeugt, denn hier befinden sich die sogenannten Warpspulen. Die Warpspulen sind mit Verterium-Cortenid ummantelt und erzeugen so die Veränderungen der Raumgeometrie. Die vom Plasma getragene Energie, die im Warpkern erzeugt wurde, wird tief in den Subraum verschoben. Dadurch entsteht ein Subraumfeld in unserem Raum.
Jetzt wird allerdings nicht die gesamte Spulenkonstruktion gleichzeitig mit Plasma versorgt, sondern der Reihe nach vom vordersten bis zum hintersten Glied befeuert. Dadurch enstehen mehrere Subraumfelder, die sich überlappen und sich zu einem stärkeren Feld verbinden. Das kann man sich so vorstellen wie die Hautschichten einer Zwiebel. Da sich das Raumschiff nun innerhalb dieses Feldes befindet, wird es von seiner Wirkung betroffen und in den Subraum verschoben. Da es aber nicht an zwei Orten gleichzeitig sein kann, sieht es in unserem Raum so aus, als würde die Masse des Schiffes abnehmen.
Die Feldstärke eines solchen Subraumfeldes wird in Cochrane gemessen. Erreicht oder übersteigt sie ein Cochrane, wird das Feld als Warpfeld bezeichnet. Damit das Feld den Raum auch verzerrt und das Schiff sich bewegt, muss es asymmetrisch werden. Dazu werden einige der vordersten Spulenpaare zeitlich anders befeuert, dadurch weitet sich das Feld nach vorne. Von nun an tritt der Effekt ein, dem der Antrieb den Namen "Warp" (zu Deutsch: "krümmen") verdankt:
Durch die Asymmetrie des Warpfelds wird der Raum vor dem Schiff zusammengezogen und dahinter ausgedehnt. "Schneller" wird das Schiff nur dadurch, dass das Warpfeld mit mehr Energie gespeist wird und so den Raum stärker "krümmt", also die Strecke zum Ziel aus Sicht des Raumschiffes "zusammenzieht". Um die Gesetze der Einsteinschen Relativitätstheorie nicht zu verletzen, bewegt sich die Materie (Raumschiff) nicht über Lichtgeschwindigkeit, sondern die zurückzulegende Strecke wird einfach "verkürzt". Dies ist natürlich relativ, denn für einen Beobachter außerhalb des Warpfeldes hat sich das Weltall ja nicht verändert. Trotzdem gelangt das Raumschiff schneller zum Ziel, weil es eine kürzere Strecke zurückgelegt hat als ein Raumschiff, das mit Unterlichtgeschwindigkeit dieselbe Strecke zurücklegt.
Nachteile
Bei Warpgeschwindigkeit sollte eine lineare Flugbahn beibehalten werden, da Kurskorrekturen die Hülle beschädigen könnten. Bei stärkeren Kurskorrekturen sollte immer auf Impulsgeschwindigkeit verlangsamt werden. (VOY: "Voller Wut")
Bei der Berechnung einer Flugbahn muss die Gravitation einberechnet werden, die durch stellare Objekte wie zum Beispiel Sternen oder schwarze Löcher generiert werden. ("Star Trek: Treffen der Generationen")
Die Reise bei Warpgeschwingigkeit kann bei empfindlichen Personen zu Weltraumkrankheit führen, deren Symptome leichte Übelkeit und Schwindelgefühl sein können (DS9: Schatten und Symbole).
Außerdem hat ein Flug mit Warpgeschwindigkeit auch taktische Nachteile. So sind beispielsweise Phaser nur bedingt brauchbar. Das Starten von Rettungskapseln ist unter Umständen nicht möglich. (VOY: "Fleisch und Blut, Teil I")
Ein Raumschiff ist bei Warp anhand seiner Warpsignatur auch auf hohe Distanz aufspürbar. (ENT: "Testgebiet")
- Der Einsatz von Phasenkanonen bzw. Phasern bei Warpgeschwindigkeit wurde zum Teil nicht konsistent dargestellt. Allerdings ist nicht klar, ob es sich dabei um Weiterentwicklungen handelt, welche den Einsatz ermöglichen oder aber um Gefechte inneralb zweier überlappender Warpfelder sind.
Warpfaktoren
Im Laufe der Zeit verschob sich die Skala der Warpgeschwindigkeit einige Male.
- Siehe unter Hintergrundinformationen.
Geschichte
21. Jahrhundert
Auf der Erde wurde der Warpantrieb von Zefram Cochrane im Jahr 2063 entwickelt. Die Phoenix war das erste von Menschen gebaute Objekt, das sich mit Warp bewegte. Diese Erfindung führte dann auch zum ersten Kontakt mit den Vulkaniern ("Star Trek: Der erste Kontakt").
22. Jahrhundert
Mit der Entwicklung des Warp 5-Antriebs wurde die Geschwindigkeit der Erdraumschiffe weiter gesteigert, während die vulkanischen Schiffe zu dieser Zeit bereits Warp 7 erreichen können. (ENT: "Aufbruch ins Unbekannte, Teil I", "Das Eis bricht")
23. Jahrhundert
Im späten 23. Jahrhundert versuchte man die Geschwindigkeit ein weiteres Mal durch das Transwarp-Projekt bei der neuen USS Excelsior zu steigern. ("Star Trek III: Auf der Suche nach Mr. Spock")
24. Jahrhundert
Mit der Einführung der Schiffe der Galaxy- und der Nebula-Klasse ist die Effizienz der Warptechnologie weiter gestiegen. Die neue Generation von Raumschiffen der Föderation kann problemlos Geschwindigkeiten bis zu Warp 9,6 erreichen. (TNG: "Der Mächtige")
Allerdings stellt sich Anfang der 2370er Jahre heraus, dass Flüge mit hohen Warpfaktoren schädliche Auswirkungen auf den Subraum in instabilen Regionen haben können. Daraufhin wurde die Geschwindigkeit für alle Raumschiffe der Föderation auf Warp 5 begrenzt, welche nur in Notfällen überschritten werden darf, und die Entdeckung des Einflusses über offene Subraumkanäle an alle warpfähigen Spezies weitergegeben. (TNG: "Die Raumkatastrophe")
Mit der Einführung des Klasse IX-Antriebes auf den Schiffen der Intrepid-Klasse versucht man, das Problem in den Griff zu kriegen. Die meisten neuen Schiffe, zu denen auch die Sovereign-, die Akira- und die Prometheus-Klasse gehören, sind in der Lage, Dauergeschwindigkeiten über Warp 9,9 zu halten. In einem Versuch im Delta-Quadranten erreicht Tom Paris die Warp-10-Schwelle mit einem Transwarp-Shuttle und befindet sich so an jedem Ort des Universums gleichzeitig. (VOY: "Die Schwelle")
Alternativen
Als vielversprechende Alternative für den Frachtverkehr wurde das Konzept der Soliton-Welle angesehen, welche Objekte ohne eigenen Warpantrieb auf Warpgeschwindigkeit bringt. (TNG: "Die Soliton-Welle")
- mehr hierzu im entsprechenden Artikel
Die Borg benutzen eine schnellere Variante des Warpantriebs: den Transwarpantrieb. Die genauen Unterschiede sind nicht bekannt, jedoch verwendet auch diese Variante Spulen, um ein Feld zu erzeugen. Es genügt jedoch schon eine von ihnen zur Felderzeugung. (VOY: "Das ungewisse Dunkel, Teil I")
Zusätzlich dazu verfügen die Borg über ein riesiges Netzwerk aus Transwarpkanälen, das sich fast durch die ganze Galaxie zieht. Transwarpkanäle sind wie Schläuche, die sich durch den Raum ziehen und ähnlich wie bei einem Warpantrieb die Strecken zwischen zwei Punkten verkürzen. Im Gegensatz zum Antriebsystem sind die Transwarpkanäle jedoch ständig aktiv und können nur mit einem bestimmten codierten Deflektorimpuls geöffnet oder in einem Borg-Transwarpzentrum angewählt werden. (TNG: "Angriff der Borg, Teil I"; VOY: "Endspiel, Teil II")
Weiterhin bekannt ist der Quanten-Slipstream-Antrieb, der von Arturis erstmals der Föderation zugänglich gemacht wurde. (VOY: "In Furcht und Hoffnung")
Hintergrundinformationen
Im Laufe der verschiedenen Serien wurden für Autorenguides des Öfteren Warpskalen verfasst, an die sich die Autoren nur gelegentlich hielten.
Die Cochrane-Skala
Gene Roddenberry arbeitete bei der Entstehung von TOS eine Warp-Skala aus und nannte sie "Cochrane-Skala". Später wurde sie in Franz Josephs Star Trek Star Fleet Technical Manual (1975) aufgeführt.
| Warp- faktor |
Geschwindigkeit (* c) |
80 AE (durchs Sonnensystem) |
5 Lj (zum nächsten Stern) |
20 Lj (durch einen Sektor) |
1.000 Lj (durch die Föderation (TOS)) |
100.000 Lj (durch die Galaxie) |
2.000.000 Lj (Zur Andromeda-Galaxie) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 11 Stunden | 5 Jahre | 20 Jahre | 1.000 Jahre | 100.000 Jahre | 2.000.000 Jahre |
| 2 | 8 | 80 Minuten | 228 Tage | 912 Tage | 125 Jahre | 12.500 Jahre | 250.000 Jahre |
| 3 | 27 | 17 Minuten | 67 Tage | 270 Tage | 37 Jahre | 3.700 Jahre | 74.000 Jahre |
| 4 | 64 | 10 Minuten | 29 Tage | 114 Tage | 15 Jahre | 1.500 Jahre | 30.000 Jahre |
| 5 | 125 | 5 Minuten | 15 Tage | 58 Tage | 8 Jahre | 800 Jahre | 16.000 Jahre |
| 6 | 216 | 3 Minuten | 8 Tage | 34 Tage | 5 Jahre | 500 Jahre | 10.000 Jahre |
| 7 | 343 | 2 Minuten | 5 Tage | 21 Tage | 3 Jahre | 300 Jahre | 6.000 Jahre |
| 8 | 512 | 1 Minute | 4 Tage | 14 Tage | 2 Jahre | 200 Jahre | 4.000 Jahre |
| 9 | 729 | 54 Sekunden | 3 Tage | 10 Tage | 1,4 Jahre | 140 Jahre | 2.800 Jahre |
| 10 | 1000 | 39 Sekunden | 2 Tage | 7 Tage | 1 Jahr | 100 Jahre | 2.000 Jahre |
| 11 | 1331 | 30 Sekunden | 1 Tag | 5 Tage | 274 Tage | 75 Jahre | 1.500 Jahre |
| 12 | 1728 | 23 Sekunden | 1 Tag | 4 Tage | 211 Tage | 58 Jahre | 1.160 Jahre |
| 13 | 2197 | 18 Sekunden | 20 Stunden | 3 Tage | 166 Tage | 45 Jahre | 900 Jahre |
| 14 | 2744 | 14 Sekunden | 16 Stunden | 3 Tage | 133 Tage | 36 Jahre | 720 Jahre |
| 15 | 3375 | 12 Sekunden | 13 Stunden | 2 Tage | 108 Tage | 30 Jahre | 600 Jahre |
- Diese "Cochrane-Skala" oder "TOS-Skala" wurde zum ersten Mal ausführlich in Franz Josephs Star Trek Star Fleet Technical Manual (1975) aufgeführt.
- Obwohl es nicht direkt bestätigt wurde, geht man davon aus, dass die Enterprise (NX-01) auch diese Skala benutzt. In der Folge "Aufbruch ins Unbekannte, Teil I" sagt Archer, dass das Schiff mit 30.000.000 km pro Sekunde fliegt, was etwa 100 mal der Lichtgeschwindigkeit oder 4,6 auf der Cochrane-Skala entspricht. Außerdem sagt Archer in dieser Folge, dass das Schiff bis "Neptun und zurück in 6 Minuten" fliegt, was auch Warp 4,6 auf dieser Skala entspricht. Allerdings schafft die Enterprise den Flug zur klingonischen Heimatwelt Qo'noS in 4 Tagen. Demnach läge der Planet nur ein Lichtjahr von der Erde entfernt. (auch nach der neuen Skala ist eine Flugzeit von 4 Tagen eher ausgeschlossen)
- Die Synchronisation der ZDF-Folgen von Raumschiff Enterprise verwendete stets den Ausdruck "Sol". Auch wurde in manchen Fällen die in der Vorlage genannte Geschwindigkeit an die Lippenbewegung angepasst. Dies hat für diese Skala keine Bedeutung.
TNG-Skala
Die "TNG-Skala" der Warpfaktoren ist eine überarbeitete Version der oben aufgeführten Cochrane-Skala, die zu Beginn von TNG auf Grund der immer schneller werdenden Raumschiffe eingeführt wurde. Gene Roddenberry wollte wohl immer höhere Zahlenwerte für höhere Geschwindigkeiten vermeiden und dadurch mehr Spannung für die Serie schaffen. Obwohl sie noch auf der Cochrane-Skala basiert, verändert sich die Rechnung. Die Geschwindigkeit eines Raumschiffes ergibt sich aus der Lichtgeschwindigkeit c multipliziert mit dem Warpfaktor hoch 10/3 (Zehn Drittel).
Über Warp 9 verändert sich die Kurve, die nun Warp 10 als Grenzwert hat. Das heißt, je größer der Warpfaktor wird, um so größer wird auch die Geschwindigkeit, allerdings nähert er sich der 10 nur an und erreicht sie nie, da Warp 10 unendliche Geschwindigkeit repräsentiert.
| Warp- faktor |
Geschwindigkeit (* c) |
80 AE (durchs Sonnensystem) |
5 Lj (zum nächsten Stern) |
20 Lj (durch einen Sektor) |
10.000 Lj (durch die Föderation (TNG)) |
100.000 Lj (durch die Galaxie) |
2.000.000 Lj (Zur Andromeda-Galaxie) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 11 Stunden | 5 Jahre | 20 Jahre | 10.000 Jahre | 100.000 Jahre | 2.000.000 Jahre |
| 2 | 10 | 1 Stunde | 6 Monate | 3 Jahre | 992 Jahre | 9.921 Jahre | 198.425 Jahre |
| 3 | 39 | 17 Minuten | 2 Monate | 1 Jahr | 257 Jahre | 2.568 Jahre | 51.360 Jahre |
| 4 | 102 | 7 Minuten | 18 Tage | 2 Monate | 98 Jahre | 984 Jahre | 19.686 Jahre |
| 5 | 214 | 3 Minuten | 9 Tage | 1 Monat | 47 Jahre | 468 Jahre | 9.357 Jahre |
| 6 | 392 | 2 Minuten | 5 Tage | 19 Tage | 25 Jahre | 255 Jahre | 5.096 Jahre |
| 7 | 656 | 1 Minute | 3 Tage | 11 Tage | 15 Jahre | 152 Jahre | 3.048 Jahre |
| 8 | 1.024 | 39 Sekunden | 2 Tage | 7 Tage | 10 Jahre | 98 Jahre | 1.953 Jahre |
| 9 | 1.516 | 26 Sekunden | 1 Tag | 5 Tage | 7 Jahre | 66 Jahre | 1.319 Jahre |
| 9,2 | 1.649 | 24 Sekunden | 1 Tag | 4 Tage | 6 Jahre | 61 Jahre | 1.213 Jahre |
| 9,6 | 1.909 | 20 Sekunden | 23 Stunden | 4 Tage | 5 Jahre | 52 Jahre | 1.048 Jahre |
| 9,9 | 3.053 | 13 Sekunden | 14 Stunden | 2 Tage | 3 Jahre | 33 Jahre | 655 Jahre |
| 9,99 | 7.912 | 5 Sekunden | 6 Stunden | 22 Stunden | 1 Jahr | 13 Jahre | 253 Jahre |
| 9,9999 | 199.516 | 0,2 Sekunden | 13 Minuten | 53 Minuten | 18 Tage | 6 Monate | 10 Jahre |
| 10 | ∞ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Der technische Hintergrund dieser neuen Skala ist wahrscheinlich eine veränderte Triebwerkstechnik. Der Warp-Antrieb zur TOS-Zeit hatte einen relativ kontinuierlichen Geschwindigkeits- und Energieverlauf, das Triebwerk in TNG dagegen 9 "Stufen". Diese Stufen repräsentieren die ganzzahligen Warp-Faktoren und bilden energetisch besonders günstige Geschwindigkeiten. Zwischen diesen Stufen steigt der Energieverbrauch überproportional an und fällt dann zur nächsten Stufe wieder deutlich ab. Der Verlauf der Kurve hat quasi 9 "Sägezähne".
Über dieser 9. Stufe gibt es bei dieser Warp-Triebwerkskonstruktion kein weiteres Energieminimum mehr. Höhere Geschwindigkeiten können also nur durch einen immer schneller wachsenden Energieverbrauch erreicht werden. Die Asymptote wird in Anlehnung an Warp 1 bis 9 als "Warp 10" bezeichnet, entspricht theoretisch unendlicher Geschwindigkeit und unendlicher Energie und kann daher nie erreicht werden.
Es ist aber keine Geschwindigkeitsbegrenzung in irgendeiner Form.
Im Jahr 2372 konnte Tom Paris mit einem modifizierten Typ 9 Shuttle Warp 10 erreichen. Er bewies damit, dass eine Geschwindigkeit von Warp 10 bedeutet, dass man sich überall gleichzeitig aufhält. Weitere Experimente mussten allerdings abgegebrochen werden, da die Außwirkungen der Geschwindigkeiten auf den menschlichen Körper dies nicht erlaubten(VOY: "Die Schwelle").
- Michael Okuda bestimmte Warpgeschwindigkeiten zwischen Warp 9 und 10 mittels einer Papiergrafik und verzichtete auf eine Formel. Deshalb lassen sich bei Faktoren über 9 keine genauen Werte bestimmen, obwohl es im Internet verschiedene Formeln gibt, die allerdings nie von Okuda bestätigt wurden.
Weitere Warpskalen
Später muss es eine weitere Neukonstruktion des Warpantriebs mit mindestens 13 Energieminima gegeben haben, da im Jahr 2395 (Antizeit) sowohl die USS Pasteur als auch die Enterprise Warp 13 erreichen können (TNG: "Gestern, Heute, Morgen, Teil II").
Sonstiges
Selbst bekannte Physik-Größen wie Stephen Hawking waren von diesem Ansatz fasziniert. Bei einem Setbesuch während der Aufzeichnung zu TNG: "Angriff der Borg, Teil I" soll Hawking über den Warpantrieb sinngemäß gesagt haben "daran arbeite ich".
Externe Links
- Warpantrieb in der Wikipedia