1. Der Quantenwirbel-Slipstream-Antrieb

1.1 Einführung

Der Quanten-Wirbel-Slipstream-Antrieb ist ein weitgehend neues Antriebskonzept, das die interstellare Reise revolutionieren kann. Das Konzept vereinigt die bisherigen Theorien des Quantenslipstreams mit Ansätzen der Transwarptechnologie und einem völlig neuen Ansatz, der auf dem Prinzip von Wirbelringen beruht.

Das Neuartige dieser Antriebsform ist die Tatsache, dass die Energie der Fortbewegung nicht vom Schiff aus nach außen geleitet wird, sondern von außen von stationären physikalischen Effekten nach innen auf das Schiff wirkt. Anders als beim Warpantrieb basiert das Prinzip der QWSS-Antriebs also nicht darauf, das Energie durch eine Warpblase nach hinten weggedrückt und dadurch ein Vortrieb erzeugt wird, sondern dass vom Schiff aus erzeugte stationäre Energiephänomene das Schiff in die gewünschte Richtung ziehen.

Durch eine tiefe Ebene des Subraums, auf der dieses Antriebskonzept basiert unterliegt die Reise nicht den herkömmlichen Beschränkungen normaler Raumzeit, entgeht durch die speziellen Slipstream-Strings jedoch auch negativen Subraumeffekten. Dadurch sind endliche Geschwindigkeiten möglich, die die maximale Warpenergie um ein Vielfaches übersteigen.

1.2 Prototyp

Diese Spezifikationen beschreiben die Montage des Antriebs in einem Runabout der Danube-Klasse. Diese Schiffsklasse wurde aufgrund mehrerer Überlegungen als ideal für einen Prototypen festgestellt: Die kleine, aber dennoch leistungsfähige Schiffsklasse ermöglicht einen relativ ressourcensparenden Bau eines Prototyps im Vergleich zu einer größeren Schiffsklasse. Die Komponenten können kleiner ausfallen und mit geringerem Aufwand konstruiert werden.

Weiterhin eignet sich die modulare Bauweise der Danube-Klasse hervorragend für derartige Umbauten. Fast alle Komponenten können separat in einem separat gefertigten Modul gebaut werden und erst im letzten Schritt mit dem Schiff selber verheiratet werden. So bleibt das Testschiff lange einsatzfähig, die Umrüstzeiten sind niedrig.

2. Energieerzeugung

Ein derartiges Antriebssystem benötigt Elektroplama auf einem deutlich höheren Energieniveau als der bisherige Warpantrieb. Wegen der hohen Energiedichte spricht man dabei von Quantenplasma. Aus diesem Grund ist es unerlässlich, die Reaktion von Deuterium und Antideuterium zu verbessern, um hochpotentere Energie zu erhalten.

2.1 Herstellung eines Benomit-Kristalls

Um eine bestimmte Menge Benomit-Kristall erzeugen zu können, ist eine deutlich größere Menge Dilithium-Kristall notwendig. Das Verhältnis der beiden Kristallsorten steht etwa 12:1.

Erster Schritt der Umwandlung ist die Verdampfung des Dilithiumkristalls, um diesen in einen gasförmigen Zustand zu überführen. Da der Kristall bei diesem Vorgang nicht verbrennen darf, ist dazu ein enorm hoher Druck von etwa 400 Megapaskall notwendig.

Um dieses Stadium zu erreichen, ist ein speziell dafür ausgelegtes Plasmaheiz-Aggregat notwendig. Es besteht aus einer sechseckigen Druckkammer mit einer Höhe und Breite von etwa 4,20m. Die Druckkammer ist aus am Stück gegossenem Duranium 435 hergestellt, um dem Druck und der Temperatur standzuhalten. Die Außenkanten der Kammer sind zusätzlich mit hochbelastbaren Polytritaniumstreben verstärkt, die den Druck gegen ein Tragwerk aus PU-verschweißten Polymerträgern abstützen.
Die Dilithiumkristalle werden für den Vorgang in die Kammer eingeführt und dort durch einen integrierten Antigravitationsgenerator in der Mittelachse der Kammer gehalten. Auf diese Weise wird die gleichmäßige Ausübung des Drucks auf alle Kristallgitter garantiert.
Nach der exakten Kalibrierung der Kristalle in der Druckkammer wird der Druck durch sechs externe Hochleistungs-Gravitationspumpen erzeugt, die in etwa 17 Minuten kontinuierlich die Kammer mit 400 Megapaskall beaufschlagen. Gleichzeitig wird ab etwa 150 MPa die Temperatur in der Kammer auf 700°K erhöht, um Spannungsbelastungen vom Kristall zu nehmen. Bei 400 MPa kann der Verdampfungsprozess beginnen.

U m die nötige Temperatur von 1800°K zu erreichen ist der praktikabelste Weg, Elektroplasma aus dem schiffsweiten EPS-System zur Verdampfung zu verwenden. Durch die hohe Eigenenergie kann das Elektroplasma konstant in die Druckkammer eingeleitet werden und den Dilithiumkristall in 17 ms vaporisieren. Durch die Masselosigkeit des EPS und die ausreichende Restenergie nach der Vaporisation werden die einzelnen Dilithium-Atome ionisiert. Dieser Vorgang ermöglicht die Reaktion mit der Tritaniumsuspension, die im nächsten Schritt eingeleitet wird.
Die Suspension wird als Rohstoff in Antigrav-Tanks angeliefert, da die Produktion sehr aufwendig ist und die Flüssigkeit nur in Großanlagen hergestellt werden kann.
Bei der Lagerung der Suspension darf die Tanktemperatur nicht unter 400°K fallen, da die Flüssigkeit sonst ausflockt und unbrauchbar wird.
Vor der Injektion der Tritaniumsuspension wird die Temperatur in der Kammer in 2,5 h auf 400°K abgesenkt.
Mit einem Druck von konstanten 6,76 Bar wird die Tritaniumsuspension in die Reaktionskammer geführt. Der Antigrav-Tank wird dazu an ein Injektionsventil gekoppelt, das in ähnlicher Weise auch im Energieerzeugungssystem des Schiffes verwendet wird. Durch magnetische Eindämmung mit einer Querschnittsöffnung von nur 1,2 x 10 –12 mm kann die Suspension im genauen Verhältnis von 1:2,34 zu den vorhandenen Dilithiumionen dosiert und in die Kammer injiziert werden. Dazu wird hinter dem Injektionsventil ein Matrixkompositbeschleuniger verwendet, der den nötigen Druck in der Differenz zu den 400 Mpa in der Druckkammer herstellt.
Die ebenfalls ionisierte Suspension verteilt sich entsprechend dem osmotischen Gleichgewicht in der Kammer.
Um die Dilithiumionen sowie die Tritaniumsuspension zu zentralisieren, wird eine in der Kammer montierte Anode verwendet, die einen Großteil der Ionen sammelt.
Im nächsten Schritt werden über die Anode, die als Gegenpol die Innenwände der Druckkammer selbst verwendet, hochgeladene Energiequanten auf Quantenebene in die Kammer geschossen. Erzeugt werden die Energiequanten durch ein dielektrisches Matrixkompositionsfeld, das auf der Basis hochgeladener Plasmateilchen arbeitet.
Durch die zugeführte Energie werden die Energieverhältnisse in der Druckkammer umgekehrt. Die Dilithiumionen, die der Anode am nächsten sind, gehen eine Verbindung mit der Tritaniumsuspension ein und bilden ein gemeinsames Kristallnetzwerk mit gemeinsamen Valenzelektronen. Durch die Massezunahme des einzelnen Atoms setzen sich die Moleküle an der Anode ab und polarisieren: Die notwendige Gitterstruktur der Kristallelemente baut sich auf. Der Prozess setzt sich solange fort, bis die gesamten Dilithiumionen mit der Suspension reagiert haben.
Der Vorgang wird beschleunigt, indem der Druck in der Kammer langsam reduziert wird und die Temperatur abgesenkt wird. Der Vorgang der gesamten Ionisierung dauert etwa 18h.
Nach diesem Prozess kann die Druckkammer geöffnet werden und die Anode demontiert werden, um die sich der Benomitkristall abgesetzt hat.

2.2 Materie-Antimateriereaktion im Benomitkristall

Der Benomitkristall wird anstelle des Dilithiumkristalls in den Reaktionsrahmen eingesetzt und kalibriert. Im Falle der Mikroreaktionskonstruktion in einem Runabout wird der Kristall auf der Schiffshochachse eingebaut, damit Deuterium und Antideuterium von vorne bzw. hinten auf den Kristall treffen können und dort reagieren. Die Ableitung des Quantenplasmas durch normale EPS-Leiter ist aufgrund der Energiepotenz und der Anordnung der Antriebselemente nicht möglich. Die Energie muss durch magnetische Eindämmung in das Innere des Runabouts geleitet werden und gelangt dort in die Quanten-Wirbelring-Matrix.
Aus technischer Sicht verhält sich die Reaktion von Deuterium und Antideuterium in einem Benomitkristall ähnlich wie in einem Dilithiumkristall. Wissenschaftliche Details sind der theoretischen Abhandlung zu entnehmen.

2.3 Herunterpotenzieren des Quantenplasmas

Quantenplasma ist weder mit den normalen Schiffsystemen noch mit den Warpfeldspulen eines Raumschiffes kompatibel. Durch die hohe Energiedichte kann in den Feldspulen kein stabiler Ausstoß erzeugt werden, zudem ist das Tungsten-Kobalt-Magnesium nicht für eine derartige Belastung ausgelegt. Da jedoch zum Verlassen des Slipstreamtunnels ein stabiles Warpfeld benötigt wird, muss ein System geschaffen werden, um die Energiedichte des Quantenplasmas zu reduzieren.
Hier kommen Kondensatoreinheiten aus Keramik-Selen zum Einsatz, zwischen denen der abgeleitete Quantenplasmastrom hindurchgeleitet wird. In einem Bereich von 3,8 cm wird die magnetische Eindämmung des Plasmas aufgehoben und nur durch das angelegte EPS-Kondensatorfeld gehalten. Dieser Spalt genügt, um die ionisierten Plasmabestandteile an die Kondensatorplatten abfließen zu lassen und so die Dichte des Hauptstroms ausreichend zu reduzieren. Die abgeleitete Energie ist durch die fehlende Plasmabasis nicht nutzbar und wird über einen Lichtbogen vernichtet. Das reduzierte Elektroplasma muss durch einen zusätzlichen Resonator geleitet werden, um die typische Frequenz des für Feldspulen kompatiblen EPS zu erhalten.

2.4 Quanten-Wirbelring-Matrix

Diese Einheit ist für das korrekte Abpulsen und die Energiequantlung der Wirbelringe zuständig. Das zugeführte Quantenplasma wird durch magnetische Eindämmung in einen spiralförmig- und konisch konstruierten Quantenpuffer geleitet. Hier wird die Energie in der Zeitspanne konzentriert, in der kein Ring abgepulst wird. Je nach RPF, die durch den Navigationscomputer vorgegeben wird, wird die Energie aus dem Puffer entladen und synchron zu den QWRE geleitet. Die genauste Dosierung der Energiemengen überwacht ein Regelsystem, das am Ausgang des Quantenpuffers montiert ist. Hier wird ebenfalls die kapazitive Ladung des Puffers überwacht und synchron mit der Weiterleitung der Energie an die Emitter gesteuert.

3. Quanten-Wirbelringe

Die Quantenwirbelringe werden aus dem exakt dosierten Qunatenplasma der Quanten-Wirbelring-Matrix erzeugt. Sie werden in den Subraumkanal gepulst und beginnen selbstständig durch die Kräfte in diesem Tunnel mit der Rotation, die für den Vortrieb des Schiffes sorgt. Dadurch entsteht der Slipstreamtunnel.

3.1 Quanten-Wirbelring-Emitter

Die einzelnen Emitter werden auf zwei halbkreisrunden Emitterträgern montiert, die um das Schiff herum angebracht werden. Die Emitterträger bestehen aus einer Duranium-Tripolymerverbindung, die durch eine PU-Aushärtung hochfest ist und so den Belastungen an der äußersten Peripherie des Schiffes standhält. Das SIF wird um den Emitter herum ausgeweitet. Um die enormen Beschleunigungsscherkräfte aufnehmen zu können, muss das SIF im Bereich der QWRE durch Zuschaltung weiterer Feldgeneratoren verstärkt werden. Die zusätzlichen Generatoren sind an der Emitterdrehlagerung montiert.

Obwohl für den Slipstreamtunnel ein vollständiger QWR notwendig ist, muss der Emitter nicht das gesamte Schiff umschließen. Der Emitter selbst reicht lediglich um 60° inferior und superior. So wird ein Drittel der Materialien für den Emitter eingespart, zusätzlich verbessern sich die Gewichtsverteilung und die strukturelle Balancierung. Die fehlenden 60° werden durch einen Energiebogen überbrückt, der durch das Quantenplasma im Emitter erzeugt wird. Er springt bei der Aktivierung des Emitters über und bildet so einen vollständigen Ring.
Die Erzeugung des QWR ist verhältnismäßig einfach. Durch die QWM wird die Energie in der richtigen RPF in exakt dosierter Menge an die Emitter geleitet. Magnetische Eindämmungsfelder um die Emitter blockieren das Ausströmen der Energie, bis der gesamte Emitter geladen ist. Durch den zentralen Steuercomputer wird jetzt synchron die Eindämmungsbarriere halbventral deaktiviert und der Emitter zeitgleich vollständig ionisiert. Durch das hohe Energieniveau des Quantenplasmas findet eine augenblickliche Abstoßung des Plasmas statt, das durch die Ventralöffnung entweicht: Der QWR pulsiert auf einer Ebene aus dem Emitter heraus. Da der Emitter das Schiff umschließt, umschließen auch die Ringe den gesamten Rumpf und bewegen sich nach vorne.
Durch den physikalischen Effekt des Slipstreamtunnels im Subraum stoppt der QWR nach einiger Zeit mit der Vorwärtsbewegung, die Kräfteverhältnisse im Slipstreamtunnel bringen die Ringe in eine Drehbewegung, wodurch der Sog erzeugt wird.
Die RPF und die Ionisationsenergie des Emitters sind abhängig von der tatsächlichen Geschwindigkeit des Schiffes. Die Energiemenge pro QWR hingegen ist konstant.
Die voluminöse und sperrige Anordnung der Emitter stellt vor allem bei Landemanövern des Runabouts ein erhebliches Problem dar. Durch die Anordnungen ist weder ein Landen ohne zusätzliche Landestützen, noch ein passieren eines Hangartores möglich. Aus diesem Grund ist der QWRE schwenkbar an der Emitterdrehlagerung befestigt und kann in Normalfluglage um 73° zur Schiffsquerachse gekippt werden. So liegt der Emitter quasi, das Runabout kann dadurch sowohl landen als auch gewöhnliche Hangartore passieren. In Pulsungslage wird der Emitter in die 0°-Position gekippt und kann den Spezifikationen entsprechend arbeiten.

Durch die zweiteilige Anordnung der QWRE ist die Änderung der Flugrichtung verhältnismäßig einfach zu realisieren. Die Emitterhälften sind um je 18 mm dorsal und ventral verschiebbar. Soll das Schiff eine Rechtskurve fliegen, wird der in Flugrichtung rechte Emitter dorsal und der linke Emitter ventral verschoben. Auf diese Weise wird der nächste QWR mit einem leichten Winkel abgepulst. In demselben Winkel wird das Runabout daraufhin in den Ring gezogen: Die Richtung hat sich geändert. Auf diese Weise kann der Vorgang fortgesetzt werden, bis der gewünschte Radius erreicht wurde. Danach werden die Emitterhälften wieder parallel ausgerichtet.
Auf ähnliche Weise kann die Navigation nach oben und unten erfolgen. Hier genügt jedoch, die Neigung der QWRE an der Emitterdrehlagerung zur Schiffsquerachse auf dieselbe Weise zu korrigieren, wie dies auch für die Normalfluglage getan wird. Die Änderung des Winkels für Kurskorrekturen darf während des QWSS-Flugs maximal ± 1,3° betragen.
Aufgrund dieser engen Toleranzen für Kurskorrekturen sind sowohl bei der Kursplanung als auch bei der Steuerung des Schiffes höchste Anforderungen in den Bereichen Astrometrie und Astrogation zu stellen.

4. Slipstream

Neben dem Quantenwirbelringemitter ist der Slipstream-Deflektor die zweite wichtige Komponente des QWSS-Antriebs. Erst durch die Kombination dieser beiden Einheiten ist die Realisierung dieser neuartigen Antriebstechnologie möglich.

4.1 Slipstream-Deflektor

Der SSD sorgt durch die ausgestrahlten Slipstreamstrings und einen Gravitontrichter dafür, dass ein relativ tiefer Kanal in den Subraum geöffnet wird, in den die QWR hineingepulst werden. Dazu muss sich der Generator im Mittelpunkt der QWR befinden und wird deshalb oberhalb des Cockpits des Runabout montiert.

Das Zusammenspiel der Komponenten im SSD ist äußerst komplex und bedarf exakter mathematischer Berechnungen, um funktionieren zu können. Zusammengefasst kann man sagen, dass im SSD Slipstreamstrings erzeugt werden, die an den Innenwänden eines Gravitontrichters reflektiert werden und daraufhin einen Kanal formen, der die nötige Energie besitzt, in eine tiefe Ebene des Subraums einzudringen.

Durch sein hohes Gewicht benötigt der SSD eine solide Montagebasis. Dazu ist ein Hilfsrahmen auf das Cockpit des Runabout montiert. Er besteht wie das Runabout auch aus Duraniumelementen, die mit der Hauptstruktur des Runabout gamma-verweißt werden. Auf dem Rahmen befindet sich der Deflektor, dessen Außenhaut ebenfalls aus einer Duraniumlegierung besteht. Tritaniumstreben im vorderen Bereich des Deflektors sorgen für weitere Stabilität.
Die Energiezuführung wird durch eine externe Quantenplasmaleitung direkt aus der Micro-Marko realisiert. Genau wie der QWRE benötigt auch der SSD hochpotentes Quantenplasma.
Die erste Komponente des Subraumkanals, die im SSD erzeugt wird, ist der hochfrequente Gravitiontrichter. Seine Erzeugung wird im Prinzip durch einen herkömmlichen Gravitiongenerator bewerkstelligt. Er arbeitet bei einer Frequenz von 185,34 GHz und ist so in der Lage, ein außergewöhnlich dichtes Gravitonfeld zu erzeugen. Da gewöhnliche Gravitiongeneratoren bei maximaler Leistung nur etwa ¼ der notwendigen Frequenz erreichen können, kommen im SSD vier simultane Gravitiongeneratoren zum Einsatz. Jeder arbeitet auf einer maximalen Frequenz, die mit den anderen drei Generatoren durch einen Steuercomputer absolut exakt synchronisiert wird. Der Computer gleicht die Leistung der Generatoren in einem engen Rahmen einander an, um eine höchste Genauigkeit der Synchronität zu erreichen. Um den hochfrequenten Gravitiontrichter abstrahlen zu können, sind die vier Generatoren jeweils um 90° in ihrer Phase verschoben. Durch einen speziellen Schwingungsfilter werden die Amplituden kombiniert und zu einem Hochfrequenzgravitonfeld zusammengeschaltet. Das Gravitonfeld wird kegel- bzw. trichterförmig vor das Runabout emittiert und hat an der vordersten Stelle den exakten Durchmesser der QWR.
Die zweite Komponente des vom SSD erzeugten Kanals sind die Slipstreamstrings. Sie werden in den Gravitontrichter emittiert und dort reflektiert. Die SSS sind dafür verantwortlich, dass der nötige tiefe Subraumkanal erzeugt werden kann und somit ein weiterer elementarer Bestandteil des QWSS-Antriebs.
Erzeugt werden die Strings durch ein komplexes Schwingungs- und Resonanzkopplungsnetzwerk, das die Energiequanten des Quantenplasmas moduliert und phasenverschiebt. Durch gezielte Umsetzung des Potentials auf den festgelegten Wert der Subraumebene (zwischen 22 und 25 TeV) haben die Strings exakt das Energieniveau, um die gewünschte Subraumebene erreichen zu können. Der letzte Schritt der Modulation der Strings wird nicht im SSD selbst durchgeführt sondern im Gravitontrichter. Die Strings werden nach einem exakt berechneten mathematischen Modell im Mittelpunkt des SSD erzeugt und treffen durch einen leicht differenten Winkel an eine bestimmte Stelle des Gravitontrichters. Sie werden entsprechend ihrer Schwingung reflektiert und mit einer exakten Amplitude und Frequenz umgekehrt. Durch die Vorwärtsbewegung des Schiffes treffen nun Wellenberge und Wellentäler alternierend auf den Gravitontrichter und werden wechselseitig in X- und Y- Richtung reflektiert und dabei phasenverschoben. Dieser Effekt führt auf beiden Achsen zur Bildung eines stabilen Kanals mit einer hohen Frequenz. Dadurch kommt es in Interaktion mit den Energiequanten der Slipstreamstrings zu einer Wechselwirkung mit dem Subraum, was zu einer Raumkrümmung und damit zur Öffnung des Subraumkanals kommt. Durch die dosierten Energiequanten erreichen die Strings exakt die gewünschte Subraumebene. Der erzeugte Kanal ist durch diesen Effekt für einen kurzen Zeitraum stabil und bildet eine brauchbare Verbindung zwischen Normal- und Subraum. Da auf dieser tiefen Subraumebene bekannte physikalische Gesetze des Normalraums jedoch nicht gelten, ist ein Vortrieb durch konventionelle Schubmethoden hier nicht möglich. Nur eine externe Sogwirkung, wie durch die QWR kann zur gewünschten Beschleunigung des Schiffes führen. Somit sind die Effekte der QWR und des Subraumkanals (kombiniert zum Slipstreamtunnel) vollständig voneinander abhängig und bedingen sich gegenseitig.

5. Slipstreamflug

5.1 Steuercomputer

Nach dem Eintritt in den SST erhöht sich die Geschwindigkeit kontinuierlich bis zur Endgeschwindigkeit von 1 Tv. In dieser Beschleunigungsphase sind RPF, SSS-Quantenmenge, SSD-Phasenverschiebung, Gravitontrichterstärke, QWR-Abstand und SIF-Stärke kontinuierlich zu korrigieren. Diese Anpassungen übernimmt ein bioneural unterstützter Computer, der durch Hochleistungs-ODN-Anbindung direkt mit SSD und QWRE verbunden ist. Die Berechnung der jeweiligen mathematischen Anpassungsfunktionen erfolgt in Echtzeit anhand der sensorisch ermittelten externen Daten und ist durch ein dreifaches Prüfsummensystem redundant ausgelegt.
Da die komplexen mathematischen Berechnungen nicht beeinflusst werden können, ist die Beschleunigung in den SST hauptsächlich an den Computer übergeben. Externe Aufgaben sind lediglich die Überwachung der sensorischen Werte und der tatsächlichen Endgeschwindigkeit, die von 0 Tv auf 1 Tv erhöht wird.

5.2 Beschleunigung und Flug

Um die Berechnungen nicht zu komplex werden zu lassen, sind für die gesamte Beschleunigungsphase keine Kurskorrekturen möglich, was eine absolut exakte astrometrische Berechnung des Kurses nötig macht. Wie bereits erwähnt ist auch die Kurskorrektur während des Fluges nur mit großen Radien möglich, was ebenfalls exakte astrometrische Leistungen erfordert.
Zur Beschleunigung ist zunächst der QWRE in Pulsungslage zu bringen. Eine Ebene 6 Diagnose vor der Startprozedur (OPS) wird als Flugvorbereitung durch externe Scans (SCI), einen sensorischen Check der Komponenten (ENG) und eine Prüfung des Kurses (CONN) erweitert.
Während der Beschleunigungsphase ist zunächst mit einigen Turbulenzen zu rechnen, die durch das KKF bedingt sind, der noch keine Quantenenergie der QWR entgegenwirkt.

Während des Fluges sind kontinuierlich zu überprüfen:

5.3 Abbremsen

Das Verlassen des SST wird durch den Steuercomputer koordiniert, der durch die CONN überwacht wird. Um das Warpfeld rechtzeitig aufbauen zu können, wird in den Warpspulen bei Beginn der Bremsphase eine definierte EPS-Energie angelegt, um die Trägheitsphase überbrücken zu können. Der konstante Faktor der Warpfelderzeugung bei Warp 2 wird in die Bremsmanöverphase einberechnet.