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Physik |
Übersicht
Dieses Kapitel versucht verschiedene
physikalische Probleme bei Star Trek zu erklären, sowohl in Bezug auf die wirkliche
Wissenschaft als auch fiktive Bereiche wie die "Subraumphysik". Es gilt zu
klären:
Warum interstellare
Echtzeitkommunikation unmöglich ist
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Problem: Die Kommunikation gehört in allen Star Trek Serien
und Kinofilmen zu den alltäglichen Szenen - die Benutzung des Intercoms zum Kontakt mit
anderen Crewmitgliedern, die Benutzung des Kommunikators im Außenteam zum Rufen des
Schiffes im Orbit, und auch die Verwendung der leistungsfähigeren
Schiffskommunikationssysteme, um mit Bodenstationen auf Planeten, anderen Raumschiffen
oder dem Sternenflottenkommando (wie im obigen Bild) Kontakt aufzunehmen. Da
grundsätzlich die Kommunikation über Funk, wie sie von der heutigen Raumfahrt genutzt
wird, auf die Lichtgeschwindigkeit (also 299 792
km/s) begrenzt ist, wäre mit heutigen technischen Mitteln der letzte Fall - die
Kommunikation über interstellare Distanzen - nicht möglich. Deshalb wurde bereits in der
klassischen Serie der Subraumfunk zur Umgehung dieses Problems eingeführt, mit dem
Signale wesentlich schneller übertragen werden als beim normalen Sublichtfunk, wie etwa
[TOS] Der Käfig und [TOS] Epigonen demonstrierten. Der Subraumfunk, bei dem die normalen
elektromagnetischen Wellen auf den Subraum übertragen werden, schien sogar so schnell zu
sein, daß nur bei großen Entfernungen eine Zeitverzögerung bei der
Zweiwegekommunikation auftrat ([TOS] Spock unter Verdacht). Bei den späteren Serien und
Filmen wurde ebenfalls zumeist Echtzeitkommunikation verwendet. Unglücklicherweise schuf
die offizielle technische Erklärung der Subraumkommunikation in den offiziellen
Dokumentationen Anfang der 1990er mehr Probleme als es löste: ebenso wie die im ST:TNG
Technical Manual erstmals gegebenen Lichtgeschwindigkeitsvielfache für die Warpfaktoren
von Raumschiffen angesichts der enormen Distanzen, die innerhalb einer Episode oft
überbrückt worden, und der allgemeinen Größe der Föderation viel zu gering
erschienen, sind die in der Star Trek Enzyklopädie gegebenen Warp 9.9999 bzw. 199 516c für den Subraumfunk ein zu kleiner Wert, um eine
interstellare Kommunikation ohne Zeitverzögerung zu erlauben. Eine einfache Rechnung
zeigt nämlich, daß mit diesen Werten (die zudem nur für den ggf. mit Relaisstationen
verstärkten Subraumfunk gelten) bereits ab einer zu überbrückenden Strecke von 1
Lichtjahr eine beachtliche Verzögerung auftritt. Zur Berechnung der Übertragungszeit,
also die Dauer einer einfachen Signalübertragung, nehmen wir die physikalische
Grundgleichung für die Geschwindigkeit V=s/t. Interessanter für die Zweiwegekommunikation ist natürlich
die Antwortverzögerung, d.h. die Zeit, die es dauert, bis wir nach der Übertragung
unseres Signals eine Antwort bekommen. Da das Signal hierfür die doppelte Strecke
zurücklegen muß, lautet die Gleichung V=2s/t. Stellen wir beide Gleichungen nach t um, so erhalten
wir für verschiedene Entfernungen von Sendeempfänger 1 zu Sendeempfänger 2:
| Strecke |
Übertragungszeit |
Antwortverzögerung |
0.5 AE
(Erde-Mars) |
1.25 ms |
2.5 ms |
4.2 AE
(Erde-Jupiter) |
10.5 ms |
21 ms |
| 1 ly |
2 min 38 s |
5 min 16 s |
4.4 ly
(Erde-Alpha Centauri) |
11 min 35 s |
23 min 10 s |
16.45 ly
(Erde-Vulkan) |
43 min 20 s |
1 h 26 min 40 s |
ca. 120 ly
(DS9-Erde) |
5 h 16 min 8 s |
10 h 32 min 16 s |
Da die durchschnittliche
Sternentfernung in der Milchstraße 1 pc beträgt (3.26 ly), ist lediglich innerhalb
eines Sonnensystems eine Echtzeitkommunikation via Subraumfunk möglich.
Unglücklicherweise haben wir trotzdem alle anderen Fälle on screen gesehen, und nachdem
in den ersten Staffeln von Star Trek: Deep Space Nine zumindest auf einen direkten Kontakt
DS9-Erde zugunsten von nahen Sternenbasen o.ä. verzichtet wurde, war in einigen späteren
Episoden sogar das absolut unmögliche plötzlich möglich: eine Echtzeitkommunikation
über eine Strecke von über hundert Lichtjahren! Verschlimmernd kommt hinzu, daß laut
dem ST:DS9 TM ab 2371 90% des bestehenden Subraumrelaisnetzwerkes der Föderation
demontiert bzw. vernichtet wurde. Damit ist eine maximale (verstärkte)
Subraumfunkgeschwindigkeit gar nicht mehr erreichbar, und angesichts des Streckenlimits
von 22.65 ly für diese Geschwindigkeit, der zunehmenden Zerfächerung des Signals ohne
Refokussierung und Repolarisierung und der generell unsteten Natur des Subraums ist es
sowieso fragwürdig, ob ein über eine so weite Strecke übertragendes Signal ohne
Zwischenrelais jemals die Erde erreichen würde.
Ursache: Wie bei vielen Ungereimheiten und Problemen bei Star Trek ist
es auch in diesem Fall die Formel "Einfachheit vor Richtigkeit" der Grund für
die unmögliche und trotzdem ständig gezeigte interstellare Echtzeitkommunikation. Es
wäre natürlich wesentlich umständlicher, ständig mit Einwege-Botschaften zu arbeiten,
zumal damit zugegebenermaßen ein wichtiges dramaturgisches Element verloren geht: die
häufige Echtzeitkommunikation drückt quasi eine interstellare Verknüpfung
zwischen den Planeten bzw. dem Schiff und seiner Heimatbasis aus, ein
"Zusammengehörigkeitsgefühl". Aus diesem Grund wird die korrektere
Kommunikation mit Zeitverzögerung nur dann verwendet, wenn gezeigt werden soll, daß eine
große Distanz zur Heimat besteht bzw. das Schiff vom "bekannten Universum
abgeschnitten ist", z.B. in [TOS] Spock unter Verdacht, [TNG] Der Reisende oder [TNG]
Der Überläufer.
Erklärung: Eine Lösung des Problems ist äußerst schwierig. Während
es bei dem Problem mit den für die Entfernungen der Planeten zu geringen
Warpgeschwindigkeiten zwei - gleichermaßen radikale - Möglichkeiten gab (die
Äquivalentgeschwindigkeiten sind falsch, d.h. Warp ist erheblich schneller, oder die
Planeten liegen näher zusammen), bleibt hier nur die Erklärung, daß die Warp 9.9999 /
199 516c als
Subraumfunkgeschwindigkeit nicht stimmen können, da ja logischerweise nicht alle Planeten
im selben System liegen können. Da diese Zahl aus einer einzigen offiziellen
Dokumentation stammt (Star Trek Enzyklopädie, während die Technical Manuals im
Widerspruch dazu Warp 9.9997 als Limit angeben) und nie on screen bestätigt wurde, wäre
das Erhöhen der Geschwindigkeit auch kein Problem - wenn das nicht jene Fälle
beeinflussen würde, in denen eine Kommunikation gewollt unterbunden wurde. Wäre z.B. der
Subraumfunk hundertmal schneller, würde zumindest zwischen nahen Planetensystemen ein
Echtzeitkontakt möglich sein. Auf der anderen Seite würden die intendierten
Zeitverzögerungen bei der Kommunikation z.B. von der Romulanischen Neutralen Zone zur
Erde keinen Sinn mehr ergeben. Auch der USS Voyager wäre im 6. Jahr ihrer Reise
(Entfernung: etwa 30000 ly) eine Verbindung mit dem Sternenflottenhauptquartier mit einer
Antwortverzögerung von nur 24h möglich, wenn nicht die Natur des Subraums selbst
einer solchen Ultra-Langstreckenkommunikation einen Strich durch die Rechnung machen
würde (siehe nächstes Problem). Aufgrund dieses Dilemmas gibt es keine einleuchtende
Erklärung für das Problem, und wir können es wie die Soundeffekte im All nur als
dramaturgisches Mittel zum Zweck akzeptieren.
Warum die Voyager
bisher nicht mit der Erde kommunizieren konnte
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Problem: Seit es die Voyager 2371 in den entferntesten Winkel
des Deltaquadranten verschlagen hatte, ist sie von jedem Kontakt zur anfänglich 75000 ly
entfernten Föderation abgeschnitten, da selbst der Subraumfunk über diese unglaubliche
Entfernung eine Antwortverzögerung von mehreren Jahren hat. Obwohl die Voyager in 5
Jahren die Distanz um über die Hälfte verkürzen konnte, blieben erfolgreiche Kontakte
mit dem Alphaquadranten kurze, einmalige Ereignisse. Sie basierten auf Naturphänomenen
oder außerirdischer Technik: in [VOY] Das Nadelöhr wird ein Mikrowurmloch benutzt, um
mit einem romulanischen Wissenschaftsschiff im Alphaquadranten zu kommunizieren, aber erst
in [VOY] Flaschenpost, im 4. Jahr der Reise der Voyager, gelingt es endlich, über ein
uraltes, transgalaktisches Relaisnetzwerk mit der Sternenflotte Kontakt aufzunehmen. Das
sechste Jahr, genauer gesagt die Episode [VOY] Das Pfadfinder-Projekt, stellt einen
Wendepunkt der Reise der Voyager dar: der Sternenflotte selbst gelingt es, über die MIDAS
Phalanx und einen Wanderpulsar ein Mikrowurmloch zu öffnen, um die Voyager zu kontakten,
mit der Aussicht auf eine regelmäßige Kommunikation (siehe Bild). Das wird ab [VOY] Life
Line im Abstand von 32 Tagen möglich, indem die MIDAS Phalanx diesmal Subraumsignale mit
Hilfe eines zyklischen Pulsars verstärkt. Nun stellt sich allerdings die Frage, wozu es
überhaupt nötig ist, auf so umständlichem Wege zu kommunizieren - schließlich beträgt
laut der Star Trek Enzyklopädie die (maximal verstärkte) Subraumfunkgeschwindigkeit Warp
9.9997 / 199 516c, so daß im sechsten Jahr ihrer Reise, in dem die Voyager noch 30000 ly
von der Erde entfernt ist, ein Subraumsignal nur 54 Tage bis zur Erde braucht.
Erklärung: Die Ursache ist in diesem Fall nicht ein Fehler der Autoren
oder "dramaturgische Absicht", sondern liegt in den technischen Limitationen des
Subraumfunks und der Natur des Subraums, wie sie zwar nie on screen, aber im ST:TM und
ST:DS9 Technical Manual beschrieben werden. Grundsätzlich wissen wir, daß jede Art von
Signal - selbst hochfokussierte EM-Wellen wie ein Laserstrahl - über extreme Entfernungen
stark zerfächern. Auf den Subraumfunk übertragen heißt dies, daß ein stark
fokussiertes und radial polarisiertes Subraumsignal, auf die Erde ausgerichtet, über
diese Distanz ohne mehrfache Verstärkung und Neuausrichtung zu einem äußerst schwachen
Breitband-Subraumsignal werden würde. Schlimmer noch wirkt sich jedoch eine Eigenschaft
des Subraums selbst auf das Signal aus, die jede Langstreckenkommunikation unmöglich
macht: die auf den Subraum übertragenen, quasi "aufgezwungenen" Signale
tendieren dazu, nach einer gewissen Entfernung an die "Oberfläche" zu streben
und schließlich aus dem Subraum "wiederaufzutauchen", um wieder zu einem
langsamen und zudem abgebauten EM-Signal zu werden - das Signal zerfällt, die enthaltene
Information ist nicht wiederherstellbar. Diese Entfernung ist abhängig von der
Subraumschicht, auf die das Signal übertragen wurde. Höhere Energien des Ausgangssignals
entsprechen einer tieferen Transmissionsschicht des Subraums, einer höheren
Transmissionsgeschwindigkeit und auch einer längeren Maximalstrecke. Das ST:DS9 TM stellt
klar, daß auch in den 2370ern das technische Limit nach wie vor bei Warp 9.9997 und 22.65
Lichtjahren liegt. Damit ist eine transgalaktische Subraumkommunikation mit annehmbaren
Transmissionszeiten mit den gegebenen technischen Möglichkeiten unmöglich, ein von der
Voyager ausgesandtes Standardsubraumsignal würde niemals die zehntausende Lichtjahre
entfernte Erde erreichen. Zwei Möglichkeiten verbleiben aber: Entweder ist eine
regelmäßige Verstärkung und Refokussierung nötig (wie sie von dem mittlerweile
zerstörten außerirdischen Relaisnetzwerk aus [VOY] Flaschenpost erreicht wurde) oder das
Ausgangssignal selbst muß eine unglaubliche Energie aufweisen (z.B. durch die
Verstärkung der ausgestrahlten Spitzenenergie mit Hilfe eines Pulsars wie in [VOY] Life
Line), so daß aufgrund der bestehenden Proportionalität die Transmissionsschicht tiefer
im Subraum liegt, die Maximalstrecke verlängert und das Signal resistenter gegenüber
Subraumstörungen o.ä. ist. Merkwürdig erscheint es bei letzterem Wege nur, daß die
Voyager (für 17h) offensichtlich auch antworten kann, obwohl ihr augenscheinlich jene
gewaltige Energien zur Signalverstärkung nicht zur Verfügung stehen. Das läßt sich nur
mit Seven of Nines übermenschlichen Borg-Fähigkeiten, den Erfahrungen mit
transdimensionaler Manipulation mit dem Hauptdeflektor in [VOY] Skorpion II und [VOY]
Beute oder vielleicht den Andeutungen aus [VOY] Das Pfadpfinder-Projekt zu
"Modifikationen am Komm-System zur Signalübertragung mit
Hyper-Subraumgeschwindigkeit" erklären.
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