Transition, Positronik, Risiken und Energiebedarf – Teil II
Dieser Artikel enthält (wie vieles von mir in diesem Thread gepostete) spekulative Ergänzungen zum Kanon der EA, der zu vielen interessanten technischen Details leider kaum brauchbare Daten liefert. Gemeint ist dieser Post als Diskussionsgrundlage oder zur Unterhaltung – je nach Interessenlage. Keinesfalls will ich behaupten, daß es sich im Perryversum (der frühen EA) tatsächlich so und nicht anders verhält bzw. unterstellen, daß es sich die damaligen Macher der Serie genau so vorgestellt haben.
Ich versuche hier darzustellen, wie und unter welchen Randbedingungen eine Transition ablaufen
könnte, wenn sie tatsächlich wie beschrieben (hyper)physikalisch möglich wäre.
Leihen wir uns kurz einen altarkonidischen ULC (also eine 60 Meter Kaulquappe), etwa die TTC KATSUGO (TTC steht für Tai Tussan Cypa – Schiff des großen Imperiums) aus der Zeit der Methankriege.
Das 60 m Kurier-Beiboot verfügt über alle wesentlichen Komponenten, die wir für unser Experiment brauchen:
- ein Ferm-Taárk
- 18 Tsohlt-Taárk
- Andruckabsorber
- Hy- und Normalschirmfeld
- Massetaster, Hyperorter
- Positronik
- Kraftwerke
Wenn wir derzeit den Nachthimmel betrachten (so gegen 22:00), steht Wega dicht über dem nordwestlichen Horizont. Eine schnelle Orientierung auf der holografischen Sternenkarte zeigt uns, daß unser Zielstern 25,3 Lichtjahre (nicht 27, wie noch im Kanon und in der Perrypedia erwähnt, dies nur nebenbei…) entfernt ist, sich also in bequemer Sprungreichweite für das Ferm-Taárk befindet. Dieses Aggregat hat neuwertig eine Gesamtreichweite von ca. 6000 Lichtjahren, bei einer maximalen Einzelsprungreichweite von etwa 400 Lichtjahren. Bei jeder Verwendung verringert sich die Gesamtreichweite mindestens um den Betrag der zurückgelegten Strecke, dies allerdings nur bei optimalen hyperphysikalischen Randbedingungen, die innerhalb einer Galaxis praktisch nie gegeben sind. Tatsächlich vergrößert sich der Kapazitätsverlust mit einem sogenannten Belastungsmultiplikator, der bei besonders ungünstigen Voraussetzungen häufig Werte zwischen 2,3 bis 2,6 erreicht.
Auch die Einzelsprungreichweite reduziert sich mit der Zeit, am Ende der Lebensdauer beträgt sie meist nur noch ein Drittel des ursprünglichen Wertes – wenn das Triebwerk schonend behandelt wurde.
Es gibt einen ökonomischen Reichweitenbereich, der bei diesem Triebwerkstyp zwischen 25 und 75 % der maximalen Einzelsprungweite liegt. Bewegt man sich innerhalb dieses Bereichs, halten sich die zusätzlichen Reichweitenverluste in Grenzen.
Unser Ziel liegt mit etwa 25 Lichtjahren eigentlich viel zu nahe für diesen Triebwerkstyp, der vor allem in Kurierschiffen Verwendung findet, die routinemäßig größere Einzelsprung-Distanzen zurücklegen. Aber das soll uns jetzt nicht stören, wir haben das Schiff ja nur geliehen.
Werfen wir nochmals einen Blick auf das Hologramm der Sternkarte. Wir markieren die Strecke Sol-Wega mit einer farbigen Linie und sehen, daß im Umkreis von drei Grad (das entspricht einem großzügigen Sicherheitsbereich) keine relevanten (stellaren) Körper zwischen Sol und Wega stehen. Das Ziel kann daher direkt angesprungen werden.
Wir leiten formlos den Start ein und nehmen Kurs auf unseren Zielstern. Dabei beschleunigen wir auf 0,5 c während wir die Ekliptik des Sol-Systems „unter uns“ zurücklassen und halten diese Marschgeschwindigkeit bis kurz vor dem Absprungpunkt. Warum? Einerseits halten sich die relativistischen Effekte bei dieser Geschwindigkeit noch in Grenzen (die Zeit an Bord vergeht um ca. 13 % langsamer), andererseits genügt uns bei diesem Tempo ein normalenergetischer Schutzschirm. Was nicht wesentlich dichter ist als reines Osmium und nicht größer als ein Fußball, wird problemlos an der Schirmgrenze verdampfen, um als geschocktes Plasma seitlich abgeleitet zu werden. Objekte von gefährlicher Größe bzw. Dichte sollte unsere routinemäßig in Flugrichtung tätige Masseortung zeitgerecht finden und ihre Positionsdaten in Feuerleitwerte für die leichten Geschütze der Nahbereichsabwehr umsetzen.
Vier Stunden später, bei einer Sonnenentfernung von 14,6 AE, nehmen wir unseren Zielstern nochmal genauer ins Visier. Der Kursvektor wird auf weniger als eine Winkelsekunde exakt ausgerichtet (wir erinnern uns: ein Scharfschützengewehr hat eine Genauigkeit von lediglich 30 Winkelsekunden!), der auf engen Fernbereich geschaltete Massetaster untersucht die Sichtlinie auf kritische Hindernisse wie Dunkelplaneten oder Neutronensterne (ibs. eine „Kollision“ mit dem Schwerefeld letzterer wär unangenehm…). Das ist wichtig, da ein Sprung über 25 Lichtjahre sehr flach, also sehr dicht am Normalraum, durch das 5-D Kontinuum führt.
Der anliegende Kurs gibt den dreidimensionalen Normalraumschatten der 5-D Wurfparabel wieder.
Wohin ich flieg, dorthin ich spring… Zum Vergleich: das Rohr eines Granatwerfers hat sowohl eine Höhen- als auch eine Seitenrichtung. Beide müssen exakt justiert werden, sonst wird das Ziel verfehlt.
Der Vorteil kurzer, flacher Sprünge ist, daß uns „Quer-„ und „Gegenströmungen“ der Hyperraummediums kaum etwas anhaben können, was die Errechnung der Sprungkoordinaten erheblich vereinfacht. Bei größeren Sprungdistanzen werden die Berechnungen exponentiell aufwendiger, allerdings können auch massive stellare Objekte wie Riesensonnen oder weiße Zwerge unbesorgt „durch-“ oder besser „übersprungen“ werden.
Hier kommt es häufig zu einem Mißverständnis: die Positionen des Schiffs im Normalraum – also vor und nach dem Absprung – sind bekannt bzw. auch ohne komplizierte Berechnungen ableitbar. Berechnet werden Koordinaten im Hyperraum, durch die während des instantanen Sprungs die „Wurfparabel“ läuft. Je weiter der Sprung und je unruhiger der Hyperraum, desto mehr Koordinatensätze sollte man festlegen – und desto exakter sollte man sie berechnen.
Kurzer Einschub:
Man kann davon ausgehen, daß Sprungstrecken auf dicht befahrenen Hyperraumrouten detailliert kartografiert und in regelmäßigen Abständen (durch genormte Standard-Transitionen) vermessen werden. Mit anderen Worten: die Hyperraumbedingungen entlang dieser Routen sind hinreichend bekannt. Das bedeutet nicht, daß man sich die Rechnerei vor dem Sprung erspart – man weiß lediglich ziemlich genau, mit welchen Werten man rechnen muß, was Sprünge über größere Distanzen zu einem kalkulierbaren Risiko macht. Im Grunde könnte das wie eine Flugwettervorhersage sein, um Gegenwind, Umwege um Schlechtwetterzonen und damit Treibstoffverbrauch und Reisezeit abschätzen zu können.
Ende des Einschubs
Da der Raumsektor rund um Larsaf (und Tanos) schon länger nicht mehr zur Interessensphäre des Tai Tussan gehört, können wir auf keinerlei rezente Hyperraumdaten zurückgreifen. Eine passive Hyperortung mit engem Rezeptorwinkel zeigt uns allerdings, daß Wega hyperenergetisch auch in etwa dort wahrgenommen wird, wo sie rein optisch vor uns steht. Deutliche Verzerrungen und Beugungen im sonnentypischen Bereich der Hyperstrahlung würden auf normalraumnahe Turbulenzen hinweisen. Dies ist zum Glück nicht der Fall.
Was bestimmt nun den Rechenaufwand der Sprungkoordinaten (bzw. warum brauch ich dazu eine Positronik)? Das wären:
- Schiffsvolumen
- Schiffsmasse
- Sprungweite
- erwartete Hyperraumbedingungen
- gravomechanische Absprung- und Wiedereintrittsbedingungen (in geringem Ausmaß)
- der Betrag des relativistischen Vektors
Unser ULC hat etwa 116.000 m
3 (mit Ringwulst) und etwa 160.000 Tonnen Masse. Der Rechenaufwand für diese Parameter ist ebenso überschaubar wie konstant und beträgt ca. 1,9 GYF (GigaYottaFLOPS).
Der zusätzliche Aufwand zur Berechnung von Hyperraumkoordinaten ist für Sprünge bis ca. ein Lichtjahr Reichweite vernachlässigbar. Darüberhinaus wächst dieser Rechenaufwand allerdings mit dem Quadrat der Entfernung. Beträgt er bei einem Lichtjahr knapp 0,02 GYF, so schlagen sich 25,3 Lichtjahre bereits mit 12,8 GYF zu buche. Das ergibt für die Strecke zur Wega eine nötige Rechenleistung von 14,7 GYF. Wie erwähnt, würde der derzeit schnellste Rechner der Menschheit mit knapp 22 PetaFLOPS Äonen für diese Aufgabe benötigen – da würde die Wega längst nicht mehr existieren, geschweigedenn sich an dem Ort aufhalten, an dem wir sie derzeit sehen.
Eine durchschnittliche Schiffspositronik sollte diese Berechnungen in wenigen Sekunden abarbeiten, ohne mehr als 20 % ihrer Gesamtrechenleistung dafür bereitzustellen.
Sind die Koordinatensätze ermittelt, beginnt das Aufladen des Strukturkonverters. Im Prinzip kann man dieses Aggregat als Hyperkondensator bezeichnen, der sich im Moment des Sprungs entlädt und die gespeicherte Energie nützt, um das Schiff aus dem Normalraum zu lösen, durch den Hyperraum zu schleudern und schließlich wieder in den Normalraum eintreten zu lassen.
Physikalisch gesehen geschieht ein Hypersprung praktisch instantan – da im 5D-Kontinuum kein Zeitvektor im herkömmlichen Sinn existiert. Trotzdem laufen während des Sprungs bestimmte Vorgänge sequentiell ab – insbesondere die Ablation des vom Strukturkonverter aufgebauten Hyperfelds.
Dessen äußerste Schicht (kalibriert nach Ausdehnung und Masse des Schiffs) deflagriert omnidirektional und hat die Aufgabe, das eingeschlossene Objekt aus dem Normalraum zu lösen. Die Raumzeitstruktur rund um das Schiff wird sozusagen „weggesprengt“, eine kleine Normalraumblase wird dabei mitgenommen, dieses „Loch“ im 4D-Kontinuum schließt sich unter Ausbildung einer Schockwelle. Je größer und massereicher das transportierte Objekt ist, desto kräftiger fällt die Schockwelle aus. Weiters hat die Absprunggeschwindigkeit eine direkte Auswirkung auf die nötige „Dicke“ dieser äußersten Schicht. Grundsätzlich kann man bei ausreichender „Dicke“ der Absprungschicht auch sozusagen aus dem Stand in den Hyperraum springen. Für den beteiligten Strukturkonverter bedeutet das allerdings seinen letzten, heroischen Einsatz. (Daher meine Idee mit den Einweg-Spezialkonvertern zur Nottransition).
Generell ist – unabhängig von Schichtdicken des Sprungfelds –eine minimale Absprunggeschwindigkeit von vermutlich mindestens 0,6 c notwendig, um den Strukturkonverter vor Beschädigungen zu schützen. Diese Grenzgeschwindigkeit steigt mit zunehmender Schwerebeschleunigung überproportional an. In stärkeren Schwerefeldern (im Solsystem im Bereich der Marsbahn) erreicht sie theoretisch Werte von > c, ein schonender (beschädigungsfreier) Betrieb eines herkömmlichen Sprungantriebs ist unter solchen Bedingungen undenkbar.
Zusätzlich bestimmt auch die Schwerebeschleunigung am Absprungort die nötige Schichtdicke. Je stärker der Zug der Gravitation, desto dicker (und damit kräftiger) muß diese Schicht sein.
Die Dicke der Absprungschicht (bzw. ihr Energiegehalt) hat sehr wohl auch Einfluß auf die entstehende Schockwelle. Das „Loch“ im 4D-Kontinuum wird weiter aufgerissen und schließt sich folglich mit größerer Wucht. Auch die herrschende Schwerebeschleunigung spielt eine wesentliche Rolle – je dichter die Feldlinien des 4D-Kontinuums laufen, desto heftiger und „lauter“ fällt der Kollaps aus.
Die weiteren Schichten deflagrieren erst im Hyperraum und zwar sowohl sequentiell als auch direktional, wodurch ein Bewegungsimpuls entsteht, der die virtuelle „Flugbahn“ bestimmt. Je mehr Koordinatenpunkte berücksichtigt werden müssen, desto „dicker“ fällt diese „Reiseschicht“ aus, je genauer die Koordinatenpunkte getroffen werden sollen, desto komplexer wird ihre Feinstruktur. Beides hat Auswirkungen auf die zur Aufladung nötigen Zeit.
Als innerste und zuletzt erzeugte Schicht liegt die Wiedereintrittsschale. Ihre Dicke wird (im Unterschied zur Absprungschicht) auch nach der Sprungweite bemessen, sowie natürlich nach den zu erwartenden Schwereverhältnissen am Zielort. Logischerweise ist es sinnvoll, hier mit einem großzügigen Sicherheitswert zu arbeiten – aber nicht zu groß, sonst verkehrt sich die Sicherheit in ihr Gegenteil, dazu später mehr.
Je weiter ein Sprung führt, desto „steiler“ stürzt das Schiff auf den Normalraum zu – und desto härter wird der Widerstand des 4D-Kontinuums gegen den Wiedereintritt. Diese Schicht deflagriert idealerweise im Moment des Kontakts mit dem 4D-Kontinuum, vorausgesetzt, der letzte Koordinatensatz an der Normalraumgrenze wurde wie vorgesehen getroffen. Bei weiten Sprüngen kann es durch Hyperraumturbulenzen zu ungeplanten Verlängerungen der Sprungstrecke kommen. Berücksichtig man hier beim Aufladen des Sprungfelds keine ausreichend „dicke“ Sicherheitszone, würde die Widereintrittsschicht vor dem Ziel deflagrieren und das Schiff durch Zusammenbruch seiner Normalraumblase im Hyperraum verwehen.
Die Wiedereintrittschale sprengt sozusagen ein Loch in den Normalraum, um für das Schiff und seine Raumzeitblase Platz zu schaffen. Der Hyperschock entsteht diesmal zweizeitig, einerseits durch das Aufsprengen, andererseits durch das Zusammentreffen der kollabierenden, aufgerissenen Raumzeitstruktur und der expandierenden Blase rund um das Schiff. Die Schockwelle ist – je nach Sprungbedingungen – um Größenordnungen, bei weiten Sprüngen auch um 10er Potenzen heftiger als die Absprungerschütterung und hat (neben der Rückwirkung auf das Schiff selbst) bei ausreichender Stärke ibs. negative Auswirkungen auf die gravomechanischen Umgebungsbedingungen. Das bedeutet, daß ein „steiler“ Wiedereintritt eines großen Körpers gegen höheren Schwerefeldwiderstand massive Zerstörungen anrichten kann – falls die Wiedereintrittsschale stark genug ist, das 4D-Kontinuum tatsächlich aufzureißen.
Was die Folgen einer an der zu „harten“ Raumzeitstruktur versagenden Wiedereintrittsschale betrifft, siehe die Effekte der Zonen I und II (und III) im ersten Teil des Artikels. Bildlich gesprochen kann man sich (ibs. beim Effekt der Zone II) vorstellen, daß die kollabierende, gravitationsdichte Raumzeit die Normalraumblase rund um das Schiff auf Punktgröße implodieren läßt und den Inhalt zurück in den Hyperraum schleudert, wo er als Mini-Urknall wieder expandiert. (He – vielleicht sind wir ja aus einer Fehltransition entstanden?!)
Hier würde der Vorschlag von Valerie, die Schwerebeschleunigung an Absprung- und Zielort zu berücksichtigen, eine interessante Verfeinerung ergeben: der Sprung aus einer nahezu null-Gravo Zone in ein Gebiet mit maximal tolerabler Gravitation ist riskant, da er bei zu starker (!) Wiedereintrittsschale ein besonders wuchtiges Zusammenschlagen der unnötig weit ausgedehnten, sozusagen „gravoharten“ Raumzeit im Zielgebiet bewirkt. Im Extremfall könnte es dadurch zu der obigen Zone II Katastrophe kommen.
Umgekehrt würde der Sprung aus einer Zone mit hoher Gravitation in einen nahezu null-Gravo Bereich einen besonders heftigen Strukturschock auslösen. Das ist ortungstechnisch nicht uninteressant!
Zum Thema Zeitaufwand und Energiebedarf:
Analog zum Rechenaufwand verhält sich der Energiebedarf. Der nötige Betrag, um eine Masse von 160.000 Tonnen aus dem Normaluniversum zu schleudern, sollte von den Kraftwerken der Kaulquappe leicht aufgebracht werden – nona, sonst wird das ja alles nichts. Der Energiebedarf für den eigentlichen Sprung wird wohl ebenfalls mit dem Quadrat der Entfernung wachsen (oder vielleicht mit der Kubatur?), der Bedarf für den Wiedereintritt nach einem durchschnittlichem Sprung läge (mit Sicherheitsfaktor) etwa im Bereich der dreifachen Absprungenergie.
In Band 10 wird die Aufladedauer und –leistung nicht explizit erwähnt. Was allerdings erwähnt wird, ist ein Abbsprungpunkt auf Höhe der Jupiterbahn – und eine Absprunggeschwindigkeit von 99,1 % Licht. Die extrem hohe Absprunggeschwindigkeit könnte man mit der relativen Sonnennähe im Jupiterbereich rechtfertigen – trotzdem ist sie problematisch. Die Zeit an Bord vergeht um den Faktor 7,5 langsamer, das betrifft nicht nur die Rechenvorgänge in der Positronik, sondern auch die Energieerzeugung der Kraftwerke, die Beschleunigungsleistung der Triebwerke und damit auch das Aufladeverhalten des Strukturkompensators. Das paßt alles nicht allzzugut zusammen, diese Relativitätsproblematik wird recht oft ausgeklammert.
Bei 75 % Licht haben wir es dagegen mit einem Dilatationsfaktor von lediglich 1,5 zu tun.
Angenommen, die Kraftwerke des ULC leisten insgesamt 14,4 Gigawatt (6 Kraftwerke mit je 6 Reaktoren zu je 400 Megawatt – das erscheint mir fair für ein Kurier-Beiboot aus den Methankriegen),
dann sollte die maximale Aufladezeit des Strukturkonverters (für einen 400 Lichtjahre Einzelsprung) bei etwa 15 Minuten liegen. Das entspräche auch ungefähr der Rechenzeit für die Sprungkoordinaten. Es erscheint mir sinnvoll, diese beiden Komponenten leistungsmäßig aufeinander abzustimmen, sonst würde man absichtlich einen „Flaschenhals“ einbauen…
Aber zurück zur TTC KATSUGO:
Am Ende der Beschleunigungsstrecke von 0,5 auf 0,75 c erfolgt sowohl die Koordinatenberechnung als auch die Aufladung des Strukturkonverters. Beides erfordert nur Sekunden – etwa drei bis vier. In dieser Zeit nimmt das Transitionstriebwerk eine Leistung von ca. 10.000 Kilowattstunden auf. Ein blauviolettes Flimmern rund um die Außenhülle ist das äußere Kennzeichen dieses Vorgangs. Berechnung und Aufladung werden für eine kurze Zeitspanne „warm gehalten“, dann durchfliegt das Schiff den vorherbestimmten Triggerpunkt und die Transition wird automatisch ausgelöst.
In der kurzen Einleitungsphase entsteht der berühmte „Entzerrungsschmerz“, dann verschwindet Sol von den Heckbildschirmen – und Wega erstrahlt genau in Flugrichtung, etwa 30 AE entfernt. Im Solsystem entsteht eine leichte Absprungerschütterung, im Wegasystem die deutlich markantere Schockwelle des Wiedereintritts.
Mit herkömmlichen Strukturtastern (die eigentlich passive, direktionale Orter sind), kann man den Absprung noch in 30 Lichtjahren nachweisen, den fast dreifach „lauteren“ Wiedereintritt in bis zu 43 Lichtjahren – Hyperschockwellen schwächen sich wegen ihrer 5-D Ausbreitung nach dem 1/r
3 Prinzip ab.
Das war’s – es folgt das Abbremsen auf Reisegeschwindigkeit (wie gehabt 0,5 c systemintern) und das Einschwenken auf die Zielkoordinaten. Da unsere Absprunggeschwindigkeit von 0,75 c durch Sprung und Wiedereintritt auf 0,6 c gefallen ist, erfordert das Bremsmanöver bei einer Beschleunigung von 500 km/sec
2 nur eine Minute Bordzeit, die bei dieser Geschwindigkeit etwa 72 Sekunden aus der Sicht eines ruhenden Beobachters entspricht.
Fortsetzung folgt mit einem Erklärungsversuch in Sachen Positronik…