Warpantrieb
Der Warpantrieb ist eine Antriebstechnologie, die eine interstellare Raumfahrt mit Überlichtgeschwindigkeit ermöglicht und ist somit eine Form des Überlichtantriebs.
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 Raketentriebwerke, 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.
Energieerzeugung
Für den Betrieb es Warpantriebs oder vielmehr für die Erzeugung des Warpfelds sind dabei Unmengen von Energie nötig, welche nur von wenigen Energiequellen bereitgestellt werden können.
Materie-Antimaterie-Reaktion
Die Energieversorgung vieler Warpantriebe basiert 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 Antideuterium. Diese beiden Reaktionsstoffe lösen sich bei der Reaktion gegenseitig auf und geben dabei Strahlung ab. Dadurch wird die Menge an Energie freigesetzt, die nötig ist, um einen Warpantrieb zu versorgen. Gesteuert wird die Reaktion durch Dilithiumkristalle.
Durch die Kräfte (Druck, Hitze, Strahlung), die bei der Reaktion frei werden, ionisiert das Deuterium und wird zu Plasma, das sogenannte Warpplasma. 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.
Alternative Energieversorgung
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, im Warpkern erzeugte Energie 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. 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“. Ohne die Gesetze der Einsteinschen Relativitätstheorie zu verletzen, bewegt sich die Materie 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
Wie die meisten Antirebssysteme hat auch der Warpantrieb eine maximale Kapazität. Ein Schiff das mit maximaler Warpgeschwindigkeit fliegt kann unter umständen einen strukturellen Kollaps erleiden (VOY: Die Schwelle).
Ein Raumschiff ist bei Warp anhand seiner Warpsignatur auch auf hohe Distanz aufspürbar. Außerdem hinterlässt ein Warpanrieb normalerwiese Rückstände in Form einer Ionenspur und einer Warpspur, womit sich die Route des Schiffes zurückverfolgen lässt. So eine Ionenspur lässt sich jedoch prinzipiell maskieren zum Beispiel mit Hilfe von Magneton-Impulsen (ENT: Testgebiet; DS9: Die Abtrünnigen; VOY: Renaissancemensch).
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 Sterne 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).
Der Warpantieb hinterlässt auf kurze Distanz ein sogenanntes „Kielwasser“ in Form eines Subraumwirbels. Auf Schiffen, die einen solchen Wirbel zufällig durchfliegen, kann es zu Erschütterungen kommen (VOY: Renaissancemensch).
Außerdem hat ein Flug mit Warpgeschwindigkeit auch taktische Nachteile. Das Starten von Rettungskapseln ist unter Umständen nicht möglich (VOY: Fleisch und Blut, Teil I).
Eine starke Beschädiung der Außenhülle kann unter Umständen das Warpfeld beeinflussen (VOY: Das Signal).
Auch der Einsatz der Transporter bei Warpgeschwindigkeit ist nur eingeschränkt möglich. Der Zielort sollte mit gleichem Warpfaktor fliegen, um Verzerrungen zu minimieren. Noch im 22. Jahrhundert ist der Einsatz des Transporters bei Warp unmöglich. Die Sternenflotte der Erde entwickelt jedoch eine Technik zum Transfer von Personen von Schiff zu Schiff bei Warpgeschwindigkeit mit Hilfe eines Verbindungsseils zwischen den Schiffen. Es werden mehrere Testläufe bei Warp 1 durchgeführt, 2154 gelint dann Lieutenant Reed, der schon an diesen Tests teilgenommen hat, der Transfer von Commander Tucker von der Columbia zur Enterprise bei Warp 5 (ENT: Die Abweichung).
Nach einer Notabschaltung des Warpkerns kann es mehr als eine Woche dauern den Antrieb wieder in Gang zu bekommen. Unter Umständen ist jedoch ein Kaltstart möglich (TNG: Neue Intelligenz; TOS: Implosion in der Spirale; ENT: Die Abweichung).
Warpfaktoren
Im Laufe der Zeit verschiebt sich die Skala der Warpgeschwindigkeit einige Male.
- Siehe unter Warpfaktor.
Geschichte
Im Laufe ihrer Entwicklung kann grundsätzlich fast jede Spezies einen Warpantrieb bauen, wenn die technischen Voraussetzungen gegeben sind. Als einer der ersten Spezies entwickeln die Vulkanier Warptechnologie, im Jahr 2151 können sie bereits eine Geschwindikeit von Warp 7 erreichen (ENT: Das Eis bricht, Kir'Shara).
Die Entwicklung eines Warpantriebs zeigt für die Föderation, dass die Zeit für einen Erstkontakt gekommen ist, da die Sternenflotte einen offiziellen Kontakt auf dem Heimatplaneten der Spezies einem zufälligen Zusammentreffen im All vorzieht (TNG: Erster Kontakt).
21. Jahrhundert
Auf der Erde wird der Warpantrieb von Zefram Cochrane etwa zehn Jahre nach dem Ende des Dritten Weltkriegs entwickelt. Die Phoenix, eine umgebaute Titan-V-Atomrakete, ist das erste von Menschen gebaute Objekt, das sich mit Warp bewegt. Diese Erfindung führt dann auch zum ersten Kontakt mit den Vulkaniern am 5. April 2063 (Star Trek: Der erste Kontakt).
22. Jahrhundert
Auf der Erde werden in den 2140er erstmals durch die pionierhaften Arbeiten von Henry Archer die Überschreitung der Warp-2-Barriere in Angriff genommen, damit die Erdraumschiffe in Zukunft keine monatenlangen Reisen bei niedriger Warpgeschwindigkeit mehr bewältigen müssen. Ein Fernziel ist ein Raumschiff zu bauen, das eine Dauergeschwindigkeit von Warp 5 beibehalten kann, das Warp-5-Programm wird ins Leben gerufen. Unter strenger Aufsicht der Vulkanier gelingt es A.G. Robinson mit der NX-Alpha die Warp-2-Barriere zu überschreiten; er wird jedoch übermütig, in der Aussicht eine Geschwindigkeit von Warp 2,5 zu erreichen. Der erste NX-Prototyp wird schwer beschädigt auf die Erde zurückgebracht.
Durch die Vulkanier wird das NX-Programm stillgelegt, bis Jonathan Archer und Robinson durch eine waghalsige Testaktion beweisen, dass der Antrieb funktioniert. Der Weg für den Warp-5-Antrieb ist geebnet. (ENT: Erstflug)
Somit läuft das erste Warp-5-Raumschiff der Menschen, die Enterprise (NX-01) vom Stapel, jedoch erst bei einer maximalen Reisegeschwindigekeit von Warp 4,5. Jedoch kann die Enterprise unter extremer Anstrengung am 9. Februar 2152 die Warp-5-Schwelle überschreiten (ENT: Aufbruch ins Unbekannte, Teil I, Gefallene Heldin).
Klingonische Schiffe können zu dieser Zeit hingegen erst Warp 6 fliegen, auch wenn es unbekannt ist, wann genau die Klingonen ihr erstes Warpschiff bauen. Durch die Gründung der Föderation teilen die Gründerspezies dieser neuen Allianz ihre Raumfahrttechnologie, was der Menschheit einen enormen Wissenszuwachs in Sachen Warptechnologie beschert (ENT: Das Urteil, Dies sind die Abenteuer).
23. Jahrhundert
Entwicklung und Verbesserung des Warpantriebs werden kontinuierlich weiter betrieben und somit erreichen in den 2240er Sternenflottenschiffe wie der Constitution-Klasse Geschwindigkeiten von Warp 6, jedoch können diese unter extremer Anstrengung auch Warp 8 oder sogar Warp 9 erreichen. Dies zeigt, dass in den Jahren von 2236 bis 2254 enorme Durchbrüche erzielt worden sind und somit auch die Zeitbarriere durchbrochen werden kann, wobei ein Schiff mit hoher Warpgeschwindkeit auf eine Gravitationquelle zurast und somit durch die riesigen Kräfte durch die Zeit „gezogen“ wird (TOS: Der Käfig; Star Trek IV: Zurück in die Gegenwart).
Durch Fehlfunktionen und weiterentwickelte fremde Spezies wird nochmals ein Geschwindigkeitsschub ausgelöst. So verdankt es die USS Enterprise den Modifikationen der aus der Andromeda-Galaxie stammenden Kelvaner eine Geschindigkeit von Warp 11 zu erreichen. Ein anderes Mal beschleunigt die Enterprise gar auf Warp 14,1 durch den Raum, nachdem sie von einer bis dato unbekannten Frau namens Losira sabotiert worden ist, damit sich das Schiff selbst zerstört (TOS: Stein und Staub, Gefährliche Planetengirls).
Wenige Jahre später werden die Schiffe der Sternenflotte und speziell die der Constitution-Klasse mit neuen Warpgondeln und besserer Hüllengeometrie ausgestattet, die absofort eine durchschnittliche Reisegeschwindigkeit von Warp 8 erlauben (Star Trek: Der Film).
In den 2280er versucht man die Geschwindigkeit ein weiteres Mal durch das Transwarp-Projekt bei der neuen USS Excelsior zu steigern. Thorndikes großes Projekt
zeichnet sich durch eine neue Art von Antrieb aus, die die normalen Warpgeschwindigkeiten bei Weitem übertreffen soll (Star Trek III: Auf der Suche nach Mr. Spock; Star Trek VI: Das unentdeckte Land).
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 wird 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-Antriebs auf den Schiffen der Intrepid-Klasse versucht man, das Problem in den Griff zu kriegen. Die meisten neuen Schiffe, zu denen auch die Intrepid- und die Prometheus-Klasse gehören, sind in der Lage, Dauergeschwindigkeiten über Warp 9,9 zu halten (VOY: Der Fürsorger, Teil I, Die Parallaxe, Flaschenpost).
Im Jahr 2372 kann Thomas Paris mit einem modifizierten Typ-9-Shuttle die Warp-10-Schwelle erreichen. Er beweist damit, dass eine Geschwindigkeit von Warp 10 bedeutet, dass man sich an jedem Ort des Universums gleichzeitig aufhält. Weitere Experimente müssen allerdings abgegebrochen werden, da die Außwirkungen der Geschwindigkeiten auf den menschlichen Körper dies nicht erlauben (VOY: Die Schwelle).
Alternativen
- siehe auch Überlichtantrieb
Als vielversprechende Alternative für den Frachtverkehr wird das Konzept der Soliton-Welle angesehen, welche Objekte ohne eigenen Warpantrieb auf Warpgeschwindigkeit bringt (TNG: Die Soliton-Welle).
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, sie sind auch erheblich kleiner. (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 wird (VOY: In Furcht und Hoffnung).
Hintergrundinformationen
Selbst bekannte Physikgrößen wie Stephen Hawking waren von diesem Ansatz fasziniert. Bei einem Set-Besuch während der Aufzeichnung zu TNG: Angriff der Borg, Teil I soll Hawking über den Warpantrieb sinngemäß gesagt haben: Daran arbeite ich.
Dennoch besagen die Theorien, dass der Raum weniger Energie enthält, als zu seiner Faltung nötig wäre.
Bei der Energieerzeugung aus der Materie-Antimaterie-Reaktion entsteht Plasma. Dies würde bei der normalen Annihilation nicht entstehen, jedoch gibt es in der Reaktionskammer noch den Dilithiumkristall, der die Reaktion steuert und dabei verbraucht wird. Möglicherweise ist dieser die Quelle des sogenannten Warpplasmas.
Der Begriff Warpantrieb
wurde in der ZDF-Synchronisation der deutschen TOS-Fassung Solantrieb
genannt. Dabei hat der Begriff ansich nichts mit dem Namen Sol zu tun, sondern ist eine Abkürzung für Speed over light.
Externe Links
- Warpantrieb in der Wikipedia