Dobra Espacial

por Tiago Duarte

Se alguém fosse considerar um dos componentes principais da nave como seu coração, o sistema de propulsão de dobra seria a escolha lógica. O SPD, o mais complexo e energético elemento da USS Enterprise, é a ultima versão do dispositivo que finalmente permitiu à humanidade acesso ao espaço profundo interestelar, facilitou o contato com outras formas de vida e mudou profundamente todas as civilizações tecnológicas da Via Láctea.

1. Teoria e aplicação do campo de dobra

Como aqueles que o antecederam, Zefram Cochrane, o cientista normalmente creditado pelo desenvolvimento da física de dobra moderna, construiu seu trabalho com base nos ombros de gigantes. A partir da metade do século 21, Cochrane, trabalhando com o seu lendário time de engenheiros, trabalhou para derivar o mecanismo básico da propulsão por distorção do continuum (PDC). Intelectualmente, ele previu o potencial de grandes energias e viagens mais rápidas que a luz, o que significava operação prática além do sistema solar. A promessa de eventuais viagens rápidas interestelares motivou a sua equipe a aceitar a tarefa de uma revisão intensa de todas as ciências físicas. Era esperado que o esforço fosse levar a uma melhor compreensão dos fenômenos conhecidos aplicáveis à física de dobra, além da possibilidade de idéias originais influenciadas por outras disciplinas relacionadas.

A busca finalmente levou a um conjunto de equações complexas, fórmulas de materiais, e procedimentos operacionais que descreviam a essência do vôo superluminal. Nas teorias de dobra originais, um, ou no máximo dois campos, criados à enormes custos energéticos, conseguiam distorcer o contínuo espaço-tempo o suficiente para mover uma nave. Já em 2061, a equipe de Cochrane conseguiu produzir um protótipo funcional de enormes proporções. Descrito como um super propulsor de flutuação, ele finalmente permitiu a um veículo de teste não tripulado alcançar a “barreira” da luz (c), alternando entre dois estados de velocidade e não ficando em nenhum deles por mais do que tempo de Planck (1,3 x 10^-43 segundo), a menor unidade mensurável de tempo. Isto teve o resultado de manter a velocidade (antes inatingível) da luz e ao mesmo tempo evitar os teóricos gastos de energia infinitos que seriam necessários de outra forma.

Os primeiros motores de PDC – que eram apenas informalmente chamados motores de “dobra” – foram um sucesso, e quase que imediatamente incorporados ao desenho das espaço-naves existentes com uma facilidade surpreendente. Embora lentos e ineficientes pelos padrões de hoje, estes motores proporcionaram uma redução substancial nos indesejados efeitos de dilatação de tempo, abrindo caminho para vôos de ida e volta na ordem de anos, e não décadas. Cochrane e seu time eventualmente mudaram-se para a colônia de Alpha Centauri (uma viagem que demorou “só” quatro anos, graças aos veículos movidos à PDC), e continuaram a fazer avanços na física de dobra que iriam permitir “quebrar” de vez a barreira e explorar o misterioso domínio do subespaço que estava do outro lado.

A chave para a criação de métodos não-Newtonianos (por exemplo: propulsão não dependente da exaustão de produtos de uma reação) estava no conceito de agrupar várias camadas de campo de dobra, cada camada exercendo uma quantidade controlada de força contra a sua vizinha externa mais próxima. O efeito da força acumulada impulsiona o veículo para frente e é conhecido como manipulação de campo assimétrica e peristáltica (MCAP). Bobinas de campo de dobra nas naceles do motor são energizadas em ordem, da frente para trás. A seqüência de disparo determina o número de camadas de campo, sendo que um número maior de camadas por unidade de tempo é necessário em fatores de dobra maiores. Cada nova camada de campo se expande para longe das naceles, experimentando uma rápida aplicação e perda de força a distâncias variáveis das naceles, simultaneamente transferindo energia e se separando das camadas anteriores a velocidades entre 0.5c e 0.9c. Isto está perfeitamente dentro dos limites da física tradicional, contornando os limites da Relatividade Geral, Especial e Transformacional. Quando a força é aplicada, a energia irradiada faz a transição necessária para o subespaço, resultando em uma aparente redução de massa no veículo. Isto facilita o deslizamento da espaço-nave através das camadas seqüenciais de campo de dobra.

Medida da energia de dobra

O cochrane é a unidade usada para medir a tensão de um campo subespacial. Cochranes são usados também para medir a distorção de campo causada por outros dispositivos de manipulação espacial, incluindo raios tratores, escudos defletores e campos de gravidade artificial. Campos abaixo de dobra 1 são medidos em milicochranes.

Um campo subespacial de mil milicochranes ou mais se torna o familiar campo de dobra. A intensidade do campo para cada fator de dobra aumenta geometricamente e é uma função do total dos valores individuas das camadas. Repare que o valor em cochranes para cada fator de dobra corresponde à velocidade aparente da nave viajando neste fator. Por exemplo, uma nave viajando em fator de dobra 3 está mantendo um campo de dobra de pelo menos 39 cochranes e está, portanto, viajando a 39 vezes c, a velocidade da luz. Os valores aproximados para os fatores de dobra integrais são:

Os valores reais dependem de condições interestelares, por exemplo, densidade de gás, campos elétricos e magnéticos nas diferentes regiões da Via Láctea, e flutuações no domínio do subespaço. Naves espaciais normalmente viajam a múltiplos de c, mas sofrem perdas de energia devido a forças quânticas de arrasto, ineficiências e oscilações de energia.

A distorção que a nave gera no continuo espaco-tempo é medida em Cochranes

A quantidade de força necessária para manter um determinado fator de dobra é uma função do valor cochrane do campo de dobra. No entanto, a energia necessária para estabelecer tal campo é muito maior, e é chamada de ponto máximo de transição. Assim que a transição acontece, a quantidade de energia necessária para manter um dado fator de dobra é diminuída. Estudos indicam que não são esperados desenvolvimentos em novos materiais que possam produzir um rendimento maior em fatores de dobra elevados.

Campos de dobra excedendo um fator integral que não possuem a energia para cruzar o ponto de transição são chamados de fatores de dobra fracionais. Viajar em um fator de dobra fracional pode ser bem mais rápido do que viajar no fator de dobra integral inferior, mas por períodos extensos, é muito mais eficiente simplesmente aumentar a velocidade para o próximo fator de dobra integral.

Este gráfico demonstra com clareza o ponto máximo de transição.

Limites teóricos

O Limite de Eugene permite à distorção de dobra aumentar assintóticamente, aproximando-se, mas nunca alcançando um valor correspondente à dobra 10. Ao aproximar-se de 10, a força necessária para manter o campo cresce geometricamente, enquanto que a eficiência das já mencionadas bobinas de dobra cai dramaticamente. A aplicação e perda de força nas camadas de campo de dobra crescem até freqüências inatingíveis, excedendo não apenas as capacidades do sistema de controle de vôo, mas mais importante, o limite imposto pelo tempo de Planck. Mesmo que fosse possível gastar a teórica “energia infinita” necessária, um objeto viajando em dobra 10 estaria viajando infinitamente rápido, ocupando todos os pontos do universo simultaneamente.

Sistema de propulsão de dobra

Da maneira em que está instalado na classe Galaxy, o sistema de propulsão de dobra consiste de três partes principais: o conjunto de reação matéria/antimatéria, dutos de condução de força e naceles do motor de dobra. O sistema fornece energia para a sua aplicação primária, impulsionar a USS Enterprise pelo espaço, assim como sua aplicação secundária: alimentar sistemas essenciais de alta potência tais como escudos defletores, bancos phaser, raio trator, defletor de navegação e núcleos do computador.

As especificações originais para o sistema, transmitidas para as docas de Utopia Planitia em Marte, em 6 de julho de 2343 requeriam um hardware capaz de sustentar uma velocidade de cruzeiro de dobra 5 até a exaustão do combustível, uma velocidade máxima de cruzeiro de dobra 7, e uma velocidade máxima de dobra 9,3 por doze horas. Esses marcos teóricos foram definidos em simulações, baseadas numa massa total do veículo de 6,5 milhões de toneladas métricas. No entanto, nos seis meses seguintes (bem antes do desenho da estrutura estar concluído), a Frota Estelar reavaliou os requisitos gerais para a classe Galaxy, baseada numa combinação de fatores. As principais influências foram: (1) mudanças nas condições políticas entre membros da Federação, (2) previsões da inteligência que descreviam um hardware superior de possíveis inimigos, e (3) um número crescente de programas científicos que poderiam se beneficiar de uma nave com performance superior.

Simulações supervisionadas por membros das equipes de desenho estrutural, de sistemas e de propulsão resultaram em especificações revisadas que foram enviadas para os projetistas em Utopia Planitia em 24 de dezembro de 2344. Estas especificações requeriam que a classe Galaxy mantivesse uma velocidade normal de cruzeiro de dobra 6 até a exaustão de combustível, uma velocidade máxima de cruzeiro de dobra 9,2 e uma velocidade máxima de dobra 9,6 por doze horas. O total de massa estimada para o veículo foi reduzido através de melhoramentos em materiais e rearranjos internos para 4,96 milhões de toneladas métricas.

Assim que os desenhos principais foram estabelecidos, componentes do protótipo do motor foram fabricados, usando elementos de veículos anteriores como pontos de referência. Modelos computadorizados dos principais sistemas foram reunidos num modelo único para testar características teóricas de performance. O primeiro modelo completo foi testado em UP em 16 de abril de 2356, e foi demonstrado para a Frota Estelar dois dias depois. Com o avanço dos estudos de performance, protótipos do hardware foram fabricados. Falhas de material assombraram o desenvolvimento inicial do núcleo do sistema, a câmara de reação, que tem que conter a furiosa reação de matéria/antimatéria. Estas dificuldades foram eliminadas com a introdução de hexafluoreto de cobalto ao revestimento interno da câmara, o que provou ser uma maneira eficiente de reforçar os campos magnéticos do núcleo.

De maneira parecida, problemas com materiais atrasaram a construção das naceles do motor de dobra. O elemento chave do motor de dobra, as bobinas de verterio-cortenide 947/952, que convertem a energia do núcleo em campos de dobra, não puderam ser manufaturadas dentro das especificações de vôo no formato e densidade necessários durante toda a primeira metade do processo de construção dos protótipos. Estes problemas foram resolvidos através de ajustes no longo período de resfriamento das bobinas durante a sua produção nas fornalhas.

Notavelmente, o trabalho nos dutos de condução de força entre o núcleo de dobra e as naceles procedeu sem incidentes. Análises detalhadas dos protótipos dos dutos revelaram cedo que eles iriam agüentar com facilidade as cargas estruturais e eletrodinâmicas projetadas, já que sua função básica foi pouco alterada durante o último século.

Assim que a estrutura estava suficientemente completa para permiti-lo, o motor foi instalado. Os dutos de condução de força, que haviam sido montados dentro dos suportes das naceles durante a construção da estrutura, aguardavam a conexão das naceles e do núcleo do motor. Em 5 de maio de 2356 a nave protótipo NX-70637, a ainda sem nome USS Galaxy, existiu pela primeira vez como uma nave capaz de vôo.

2. Conjunto de reação matéria/antimatéria

Assim como o sistema de propulsão de dobra é o coração da USS Enterprise, o conjunto de reação matéria/antimatéria (CRM/A) é o coração do sistema de propulsão de dobra. O CRM/A é muitas vezes chamado de reator de dobra, núcleo do motor de dobra, ou núcleo do motor principal. A energia produzida dentro do núcleo é dividida entre a sua função primaria (a propulsão da nave) e os principais sistemas de bordo. O CRM/A é o sistema principal de geração de energia, devido ao fato de uma reação de matéria/antimatéria produzir 10^6 vezes mais energia do que uma reação de fusão comum, como a empregada no sistema de impulso.

O CRM/A consiste de quatro subsistemas: injetores de reagentes, segmentos de constrição magnética, câmara de reação matéria/antimatéria e dutos de condução de força.

A distribuição dos tanques de matéria e antimatéria e a CRM-A.

Injetores de reagentes

Os injetores de reagentes preparam e alimentam o núcleo com fluxos de matéria e antimatéria controlados com a máxima precisão. O injetor de matéria reagente (IMR) recebe deutério super resfriado do tanque primário de deutério (TPD) na parte superior da seção de engenharia e o aquece parcialmente numa reação contínua de fusão de gás. Ele então impulsiona os gases resultantes através de uma série de bocais ajustáveis até o primeiro segmento de constrição magnética. O IMR consiste de uma estrutura cônica de 5,2 por 6,3 metros, construída com woznio carbomolibdênio reforçado por dispersão. Vinte e cinco atenuadores de impacto o conectam ao TPD e aos pontos principais de suporte da estrutura da nave no deck 30, mantendo 98% de isolamento térmico do restante da seção de engenharia. Para todo efeito, todo o SPD “flutua” dentro do casco para poder agüentar até 3 vezes o estresse teórico de operação.

Dentro do IMR estão seis injetores redundantes multi-alimentados, cada injetor consistindo de duas válvulas de entrada de deutério, condicionadores de combustível, pré-aquecedores de fusão, bloco de compensação magnética, duto de transferência, combinador de gás, cabeça do bocal e o hardware de controle necessário. Deutério não tratado passa pela válvula de entrada a taxas de fluxo controladas e passa aos condicionadores, onde calor é removido trazendo o deutério para logo acima do ponto de transição para o estado sólido. Micro-esferas se formam, são pré-aquecidas por fusão magnética, e enviadas para o combinador de gás, onde o produto gasoso ionizado está agora a 106K. Os bocais então focam, alinham e propelem o fluxo de gás para dentro dos segmentos de constrição. No caso de falha de um dos bocais, o combinador de gás iria continuar a alimentar os bocais restantes, que se dilatariam para acomodar o aumento no suprimento de combustível. Cada bocal mede 102 x 175 cm e é constituído de frúmio-cobre-yttrio 2343.

No lado oposto do CRM/A está o injetor de antimatéria reagente (IAR). O desenho interno e operação do IAR são bem diferentes do IMR, devido à natureza perigosa da antimatéria usada. Cada passo na manipulação e injeção do anti-hidrogênio deve ser executado com campos magnéticos para isolar o combustível da estrutura da nave. Em alguns aspectos o IAR é um dispositivo mais simples, que requer menos componentes móveis. No entanto, o perigo nato à manipulação da antimatéria requer uma confiabilidade inabalável do mecanismo. O IAR tem a mesma estrutura básica, atenuadores de impacto e suportes que o IMR, com adaptações para os dutos de combustível de suspensão magnética. A estrutura contém separadores de fluxo de antimatéria, que dividem o anti-hidrogênio recebido em “pacotes” menores, mais fáceis de manipular, para mandá-los aos segmentos de constrição magnética inferiores. Cada separador leva a uma válvula injetora, e cada válvula abre-se em ciclos, em resposta a sinais de controle do computador. A abertura das válvulas pode seguir seqüências complexas, resultantes de equações igualmente complexas que controlam a pressão da reação, temperatura, e energia produzida desejada.

Os injetores de matéria e antimatéria são parecidos apenas por fora.

Segmentos de constrição magnética

Os segmentos de constrição magnética (SCM) superior e inferior constituem a massa central do núcleo. Esses componentes suportam a estrutura da câmara de reação matéria/antimatéria, fornecendo um ambiente com pressão apropriada para a operação do núcleo, e alinham os fluxos de matéria e antimatéria para o encontro dentro da câmara de reação. O SCM superior mede 18 metros de comprimento, e a unidade inferior mede 12 metros. Ambos tem 2,5 metros de diâmetro. Um segmento padrão é constituído de oito conjuntos de atenuadores de pressão, uma parede toroidal de pressão, doze conjuntos de bobinas constritoras, sistemas de alimentação de força e hardware de controle necessário. As bobinas constritoras são feitas de cobalto-lantanídeo-boronite de matriz forçada de alta intensidade, com trinta e seis elementos ativos configurados para prover uma alta intensidade de campo somente dentro do ambiente de pressão e permitindo apenas o mínimo (ou nenhum) vazamento para a Engenharia. As toróides do ambiente pressurizado são camadas alternantes de ferracita carbonítica formada por deposição de vapor e borosilicato de alumínio transparente. Os componentes de tensão vertical são vigas de tritânio e cortenide, e são soldadas à estrutura pelo método de transição de fase durante a montagem da estrutura do veículo para produzir uma estrutura unificada. Todos os pontos de suporte do motor têm dutos dedicados para receber energia do campo de integridade estrutural durante operação normal. A camada externa transparente serve como um medidor visível da performance do motor, já que fótons secundários inofensivos são emitidos das camadas interiores, criando um brilho azul visível. A ação peristáltica e o nível de energia podem ser facilmente vistos pelo Chefe Engenheiro e/ou pessoal de manutenção.

A estação de trabalho do engenheiro-chefe o permite monitorar a CRM-A.

Assim que os fluxos de matéria e antimatéria são liberados de seus respectivos bocais, as bobinas constritoras comprimem ambos no eixo Y e adicionam uma velocidade de 200 a 300 m/s. Isto garante o alinhamento e energia de colisão apropriada para que ambos atinjam o alvo dentro da CRM/A, no exato centro da câmara. É precisamente neste ponto que a reação é mediada pelo cristal de dilítio.

O fluxo de matéria ou antimatéria e conduzido magneticamente através dos SCM.

Câmara de reação matéria/antimatéria

A câmara de reação matéria/antimatéria (CRM/A) consiste de duas cavidades idênticas, em forma de sino, que contêm e redirecionam a reação primária. A câmara mede 2,3 metros de altura e 2,5 metros de diâmetro. É composta de doze camadas de háfnio 6 e carbonítrio fundido com excélio, soldado por transição de fase sob uma pressão de 31.000 quilopascais. As três camadas externas são reforçadas com arkenídio acroseníte para uma proteção de até 10 vezes a pressão normal. Todos os outros pontos de sustentação e ligação com sistemas de transferência de energia recebem o mesmo reforço.

A banda equatorial da câmara contém o local de armazenamento para a estrutura de articulação do cristal de dilítio (EACD). Uma escotilha protegida fornece acesso a EACD para a substituição e ajustes do cristal. A EACD consiste de um berço com isolamento eletromagnético capaz de armazenar até 1200 cm^3 de cristal de dilítio, além de dois conjuntos redundantes de suportes e orientação triaxiais. O cristal tem que ser instalado com até seis graus de liberdade, para atingir os ângulos e profundidade necessários para a mediação da reação.

Conectando a banda equatorial à metade superior e inferior estão vinte e quatro pinos estruturais. Estes pinos são de moliferranite-háfnio 8 e são reforçados contra tensão, compressão, torção e cisalhamento, além de fazer parte do campo de integridade estrutural do motor. Por todo o centro da banda equatorial correm duas camadas de tritânio borocarbonato difuso transparente para uma monitoração visual da energia da reação.

A CRM-A fica no centro do conjunto que tem a altura de um prédio de 12 andares.

O papel do Dilítio

O elemento chave no uso eficiente das reações de M/A é o cristal de dilítio. Este é o único material conhecido pela Federação que não é reagente a antimatéria quando exposto a um campo eletromagnético (EM) de alta freqüência na faixa dos megawatt, o tornando “poroso” ao anti-hidrogênio. O dilítio permite ao anti-hidrogênio passar diretamente através da sua estrutura cristalina sem de fato tocá-la, devido ao efeito de dínamo criado pelos átomos de ferro adicionados. A forma longa do nome do cristal é a fórmula de matriz forçada 2<5>6 dilítio 2<:>1 dialosilicato 1:9:1 heptoferranide. Esta estrutura atômica altamente complexa é baseada em formas mais simples descobertas em camadas geológicas naturais em certos sistemas planetários. Foi considerada por muitos anos irreproduzível por métodos conhecidos ou previstos de deposição de vapor, até que avanços em epitaxia e antieutética nucleares permitiram a formação de dilítio sintetizado puro para uso em espaço-naves e usinas de força, através de técnicas de composição de theta-matrizes utilizando bombardeamento por radiação gamma.

Geração de força pela CRM/A

A seqüência de ignição do motor, conforme controlado pelo CPCP é a seguinte:

1. A partir de uma condição fria, a temperatura e pressão totais do sistema são trazidas até 2.500.000 K, usando uma combinação de energia do sistema de eletroplasma (SEP) e do IMR, e um “aperto” dos constritores magnéticos superiores.

2. As primeiras quantidades mínimas de antimatéria são injetadas de baixo, pelo IAR. O SCM inferior espreme o fluxo de antimatéria e ajusta a sua mira para que coincida com a do IMR acima, fazendo com que ambos os fluxos caiam nas mesmas coordenadas XYZ dentro da CRM/A. O maior raio da reação é de 9,3 cm e o menor 2,1 cm. O diâmetro do fluxo no SCM superior e inferior pode variar, dependendo do ajuste de potência.

Existem dois modos de reação distintos. O primeiro envolve a geração de altos níveis de energia canalizados para o sistema de eletroplasma, muito similar a uma reação de fusão normal, para uso das funções da nave enquanto em impulso. Na EACD, os suportes de orientação posicionam o dilítio de tal maneira que duas faces fiquem paralelas aos fluxos de matéria/antimatéria, coincidindo com as coordenadas do núcleo XYZ 0,0,125, onde 125 é o raio da seção de reação. A reação é mediada pelo dilítio, forçando o limite superior das freqüências EM resultantes para baixo, até abaixo de 10^20 hertz, e o limite inferior para cima, até acima de 10^12 hertz.

O segundo modo faz uso completo da habilidade do dilítio de causar uma suspensão parcial da reação, criando as freqüências de pulso necessárias para serem enviadas para as naceles do motor de dobra. Neste modo, as coordenadas XYZ são controladas pelos suportes de orientação da EADC e colocam o exato ponto de colisão 20 angstrons acima da face superior do cristal. A freqüência desejada é continuamente ajustada para alcançar os fatores de dobra desejados. Independente do modo empregado, o efeito de aniquilação acontece no ponto central da câmara. A razão M/A é estabilizada em 25:1 e o motor é considerado em “ponto morto”.

3. A pressão do motor é lentamente trazida ate 72.000 quilopascais, aproximadamente 715 vezes a pressão atmosférica, e a temperatura normal de operação no ponto de reação é 2x10^12 K. Os bocais do IMR e IAR são abertos para permitir que mais reagentes entrem na câmara. A razão é ajustada para 10:1 para geração de energia. Esta também é a razão base para atingir dobra 1. As proporções relativas de matéria e antimatéria mudam enquanto os fatores sobem até dobra 8, onde a razão se torna 1:1. Fatores de dobra maiores requerem maiores quantidades de reagentes, mas a razão continua inalterada

Outros modos de ignição estão disponíveis, dependendo das necessidades da situação.

O verdadeiro coração da Enterprise.

Dutos de condução de força

Assim que todo o sistema está ativado, o plasma energético gerado é dividido em dois fluxos em ângulos quase retos à linha central da nave. Os dutos de condução de força (DCF) são magneticamente parecidos com os segmentos de constrição, na característica de manter o plasma restrito ao centro de cada canal, e o impulsionam peristálticamente em direção às naceles de dobra, onde as bobinas de campo de dobra (BCD) utilizam a energia para propulsão.

Os DCF saem da engenharia para trás, onde interceptam os suportes do motor de dobra. Cada duto é fabricado de seis camadas alternantes de tritânio e borosilicato de alumínio transparente, que são soldados juntos por transição de fase para formar uma única estrutura resistente à pressão. As ligações com a câmara de reação são juntas que contêm explosivos de corte, e podem se separar do núcleo em 0,08 segundos, no caso da ejeção do mesmo. As juntas são instaladas durante a fabricação e não podem ser reutilizadas.

Os dutos de transferência de força levam a energia até as naceles.

Tomadas do sistema de eletroplasma (SEP) estão localizadas em três pontos ao longo do DCF, a 5, 10 e 20 metros de distância das juntas explosivas. Tomadas do SEP estão disponíveis em três tipos, dependendo de sua aplicação. As do Tipo I tem uma capacidade de fluxo de 0,1 para sistemas de alta potência. As do Tipo II tem capacidade de 0,01 para dispositivos experimentais e as do Tipo III aceitam saídas de baixa potência para aplicações de conversão de energia.

A CRM-A e os dois DCFs levando o plasma até as naceles.

3. Naceles de campo de dobra

O plasma energético gerado pela CRM/A é transportado pelos dutos de condução de força e chega rapidamente ao seu destino final, as naceles do motor de dobra. Aqui é onde o verdadeiro trabalho de propulsão é executado. Cada nacele consiste em diversas partes, incluindo as bobinas de campo de dobra (BCD), sistema de injeção de plasma (SIP), sistema de separação de emergência (SSE) e escotilhas de manutenção.

A estrutura básica das naceles é similar àquela do resto da nave. A estrutura de tritânio e durânio é combinada com suportes longitudinais, e coberta com o mesmo material da cobertura do casco: placas de 2,5 metros de tritânio soldadas por radiação gamma. A adição de três camadas internas de cobalto cortenide fornece proteção adicional contra os altos níveis de estresse sofridos quando em dobra, especialmente nos pontos de ligação aos pilares de suporte da nacele. Toda a estrutura e revestimento das naceles têm dutos triplamente redundantes para a alimentação do campo de integridade estrutural (CIE) e sistema de compensação inercial (SCI). Conectados ao interior da estrutura estão cilindros atenuadores de impacto e suportes de isolamento térmico, para o sistema de injeção de plasma.

O sistema de separação de emergência seria usado caso uma falha catastrófica ocorresse no SIP, ou se uma nacele fosse danificada em combate ou outra situação onde não pudesse se manter conectada ao pilar de suporte. Dez travas estruturais explosivas podem ser detonadas, impulsionando as naceles para longe a 30m/s.

Durante a manutenção em bases estelares e vôo lento subluminar, e com a CRM/A desativada, as escotilhas de manutenção permitem que qualquer nave auxiliar equipada com o sistema padrão de atracamento se conecte, dando à equipe de engenharia acesso rápido ao interior da nacele. Visitas normais de monitoramento são feitas por dentro da nave, utilizando um turboelevador para uma única pessoa, que corre por dentro do pilar de suporte.

Naceles de campo de dobra.

Sistema de injeção de plasma

No final de cada DCF está o sistema de injeção de plasma, uma série de dezoito válvulas magnéticas injetoras ligadas aos controladores do motor de dobra. Há um injetor para cada bobina de dobra, e os injetores podem ser disparados em seqüências variáveis, dependendo da função do vôo de dobra que está sendo executada. Os injetores são construídos de arkênio-duranide e ferrocarbonite mono-cristal, com toróides de constrição magnética de nalgétio-serrite. Comandos de entrada e sinais de controle são manipulados por doze links redundantes à rede de dados ótica (RDO). Pequenas diferenças de tempo existem durante qualquer seqüência de ignição das bobinas ou mudança no fator de dobra, devido à distância física entre o computador e o motor. Estas diferenças são rapidamente corrigidas por rotinas de software que conseguem prever a sincronização da operação, resultando num controle dos motores quase que instantâneo.

O ciclo de abertura e fechamento dos injetores é variável, de 25ns até 50ns. Cada abertura de um injetor, expõe a sua bobina correspondente a um fluxo de energia, que deve ser convertida em um campo de dobra. Em fatores de dobra de 1 a 4, os injetores disparam em baixa freqüência, entre 30 e 40 Hz, e permanecem abertos por períodos curtos de tempo, entre 25 e 30 ns. Em fatores de dobra de 5 a 7, a freqüência de disparo aumenta de 40 para 50 Hz, e os injetores permanecem abertos por mais tempo, de 30 a 40 ns.

Em fatores de dobra de 8 até 9,9, a freqüência de disparo dos injetores sobe para 50 Hz, mas há um atraso no ciclo de abertura dos injetores, devido a limitações causadas por cargas magnéticas residuais nas válvulas, a possibilidade de conflitos com a freqüência da energia da CRM/A e a confiabilidade do sistema de comandos e controle. O maior ciclo seguro de tempo, usado em fatores altos de dobra é geralmente considerado ser 53 ns.

Bobinas de campo de dobra

O campo de energia necessário para impulsionar a USS Enterprise é criado pelas bobinas de campo de dobra e assistido pela forma específica do casco da nave. As bobinas geram um intenso campo multi-camadas que cerca a nave, e é a manipulação da forma deste campo que produz o efeito de propulsão através e além da velocidade da luz, c.

As bobinas em si são toróides divididas no meio, posicionadas dentro das naceles. Cada metade mede 9,5 x 43 metros e é construída de um núcleo de tungstênio-cobalto-magnésio de alta densidade para reforço estrutural, e inserido numa cápsula de vertério cortenide de alta densidade. Um par completo mede 21 x 43 metros, com uma massa de 34.375 toneladas métricas. Os dois conjuntos de dezoito bobinas completas cada têm uma massa de 1,23 x 10^6 toneladas métricas, chegando a quase 25% da massa total do veículo. O processo de formação das bobinas, como foi discutido no item 1, provou-se ser difícil de repetir com precisão durante as primeiras fases do projeto da classe Galaxy. Melhoramentos em materiais e procedimentos levaram a cópias mais precisas para uso em espaço-naves, embora a instalação de bobinas ainda siga um processo de comparação, onde as mais parecidas são instaladas em pares. Durante a troca das bobinas em uma doca ou base-estelar, a diferença máxima de idade entre a bobina mais velha e a mais nova não pode ser maior do que seis meses.

Uma das bobinas de campo de dobra.

Quando é energizado, o vertério cortenide dentro de uma bobina causa uma mudança na freqüência da energia carregada pelo plasma para dentro do domínio do subespaço. Os pacotes quânticos de energia de campo subespacial se formam a aproximadamente 1/3 da distância entre a superfície interna da bobina e a externa, enquanto o vertério cortenide causa mudanças na geometria do espaço na escala Planck de 3,9 x 10^-33 cm. A energia convertida do campo sai pela superfície externa da bobina e irradia-se para longe da nacele. Uma certa quantidade de energia do campo se recombina na linha central da bobina, e aparece como uma emissão de luz visível.

A energia não convertida em campo de dobra escapa como luz visível.

Propulsão de dobra

O efeito de propulsão é conseguido por um número de fatores trabalhando em conjunto. Primeiro, a formação do campo é controlável no sentido horizontal, da frente para trás. Como os injetores de plasma disparam em seqüência, as camadas de campo de dobra se formam de acordo com a freqüência de pulso do plasma, e “empurram” umas contra as outras como já foi discutido. A força acumulada das camadas de campo reduz a massa aparente do veículo e induz a velocidade desejada. O ponto crítico de transição acontece quando uma espaço-nave parece, para um observador externo, estar viajando mais rápido do que c. Quando a energia total do campo alcança 1000 milicochranes, a nave parece cruzar a barreira de c em menos do que tempo de Planck, 1,3 x 10^-43 segundos, e a física de dobra garante que a nave nunca vai viajar a exatamente c. As três primeiras bobinas em cada nacele operam com uma pequena diferença na freqüência para reforçar o campo à frente do coletor Bussard e envolver toda a seção disco. Isto ajuda a criar a assimetria de campo necessária para impulsionar a nave para frente.

Segundo, um par de naceles é usado para criar dois campos balanceados, que interagem para manobrar o veículo. Em 2269, testes experimentais com uma única nacele e com mais de duas naceles forneceram uma rápida confirmação de que dois é o número ideal de naceles do ponto de vista da geração de energia e controle do veículo. Manobras na espaço-nave são efetuadas pela introdução de diferenças controladas na temporização de cada conjunto de bobinas, modificando desta maneira a geometria total do campo de dobra e a direção da nave. Movimentos de guinada (plano XZ) são controlados mais facilmente desta maneira. Mudanças na atitude do veículo são conseguidas através de uma combinação de diferenças na temporização e concentração do plasma.

4. Armazenamento e transferência de antimatéria

Desde a confirmação de sua existência na década de 1930, o conceito de uma forma de matéria com a mesma massa, mas cargas e spin diferentes despertou em cientistas e engenheiros a idéia de um possível meio para produzir quantidades de energia sem precedentes, e usar esta energia para impulsionar grandes veículos pelo espaço.

A teoria cosmológica afirma que todas as partes constituintes do universo foram criadas em pares, isto é, uma partícula de matéria e outra de antimatéria. O porquê da tendência em direção à matéria na nossa vizinhança galáctica é, até hoje, um assunto para discussões acaloradas. No entanto, todas as antipartículas básicas já foram sintetizadas e estão disponíveis para uso experimental e operacional.

Quando, por exemplo, um elétron e um antielétron (ou pósitron) estão em grande proximidade, eles se aniquilam mutuamente, produzindo raios gamma energéticos. Outros pares de partículas/antipartículas se aniquilam resultando em diferentes combinações de partículas subatômicas e energia. Os resultados teóricos apresentados pelo deutério, um isótopo do hidrogênio e sua contra-parte antimatéria, eram de especial interesse para os engenheiros de espaço-naves. No entanto, os problemas encontrados ao longo do caminho para a obtenção de um motor funcional de M/A eram tão grandes quanto os possíveis resultados eram espetaculares. A antimatéria, a partir do momento de sua criação, não podia nem ser contida e nem tocar nenhuma partícula de matéria. Diversos esquemas foram propostos para conter o anti-hidrogênio com campos magnéticos e este ainda é o método mais aceito. Grandes quantidades de anti-hidrogênio, na sua forma líquida não tratada, apresentavam grandes riscos no caso de falha de uma parte da contenção magnética, mas nos últimos cinqüenta anos, geradores supercondutores de campos mais confiáveis e outras medidas garantiram um maior grau de segurança a bordo de naves da Frota.

Na maneira como é utilizado a bordo da USS Enterprise, antimatéria é primeiramente gerada nas grandes estações de abastecimento da Frota pela combinação de vários dispositivos de reversão de carga por fusão, que transformam fluxos de prótons e nêutrons em antideuterons, que são unidos em um acelerador de pósitrons para produzir anti-hidrogênio (ou mais precisamente antideutério). Mesmo com a utilização de energia solar no processo, a perda energética neste método ainda é de 24%, mas esta penalidade é considerada aceitável pela Frota Estelar, considerando as vantagens da exploração interestelar.

A antimatéria é mantida em contenção por dutos magnéticos e tanques divididos em diversos compartimentos enquanto a bordo da estação. As espaço-naves mais antigas eram construídas com grandes tanques também, embora este método tenha provado ser menos desejável do ponto de vista da segurança, numa nave que é constantemente sujeita a grandes estresses. Durante um abastecimento normal, antimatéria é passada através da escotilha de abastecimento, uma sonda circular de 1,75 metro de diâmetro equipada com doze pontos de travamento físico e uma íris magnética. Ao redor da escotilha de abastecimento no deck 42 estão trinta tanques de armazenamento, cada um medindo 4 x 8 x 4 metros e construído de polidurânio, com uma camada interna de quônio férrico. Cada tanque contém um volume máximo de 100 m^3 de antimatéria, levando o total dos trinta tanques da nave para 3000 m^3, o suficiente para o período normal de uma missão de três anos. Cada tanque é conectado por dutos protegidos a uma série de válvulas de distribuição, controladores de fluxo e entradas de alimentação ao sistema de eletroplasma (SEP). Em condições de abastecimento rápido, reservadas para situações de emergência, todo o conjunto de tanques de armazenamento de antimatéria (CTAA) pode ser removido e substituído em menos de uma hora.

Um tanque de armazenamento de antimatéria. 

No caso de perda da contenção magnética, este mesmo conjunto pode ser ejetado por detonadores de microfusão a uma velocidade de 40 m/s, impulsionando-o para longe da nave antes que o campo decaia e a antimatéria tenha a chance de reagir com as paredes dos tanques. Embora grupos pequenos de tanques possam ser substituídos em condições normais, o método de bombeamento magnético ainda é o preferido.

A antimatéria, mesmo contida nos tanques de armazenamento, não pode ser movida por teletransporte sem que sejam feitas grandes modificações no buffer de padrão, dutos de transferência e emissores de transporte devido à natureza altamente volátil da antimatéria. A exceção a esta regra é o transporte de pequenas quantidades de antimatéria armazenadas em dispositivos de contenção magnética aprovados, para o uso por equipes científicas e de engenharia.

O reabastecimento enquanto se está no espaço interestelar é possível com o uso de uma nave-tanqueiro da Frota. Transferências por tanqueiro sofrem riscos consideráveis, não tanto por problemas de hardware, mas por que antimatéria refinada é uma comodidade valiosa, e vulnerável à captura (ou mesmo destruição) por forças inimigas enquanto em trânsito. A escolta de cruzadores é procedimento normal em todos os movimentos de tanqueiros da Frota.

5. Suprimento de combustível para o sistema de propulsão de dobra

O suprimento de combustível para o sistema de propulsão de dobra (SPD) é contido dentro do tanque primário de deutério (TPD) na seção de engenharia. O TPD, que alimenta também o SPI (sistema de propulsão de impulso), normalmente é carregado com deutério não tratado a uma temperatura de -259º C, ou 13,8K. O TPD é construído com cortânio 2378 de matriz forçada e aço inoxidável, com um revestimento de espuma de silicone-cobre-duranite soldada por radiação gamma num padrão de camadas paralelas/perpendiculares.

Cortes para as entradas de abastecimento, tomadas de pressão e sensores são feitas com cortadores phaser de precisão. Há um total de quatro válvulas de alimentação de combustível do TPD para o injetor de matéria reagente, oito dutos retro-alimentados para os tanques auxiliares na seção disco, e quatro linhas de alimentação para o motor de impulso principal.

O volume interno total, que é dividido em compartimentos para reduzir possíveis perdas devido a danos estruturais, é de 63.200 m^3. Da mesma maneira que o volume de antimatéria carregado para uma missão típica, uma carga completa de deutério é prevista para durar aproximadamente três anos.

Como em qualquer tanque, é esperado que uma certa porcentagem de moléculas de deutério migrem através das paredes do tanque com o decorrer do tempo. A taxa medida de vazamento do TPD é de menos de ,00002 kg/dia. Valores proporcionais se aplicam aos  tanques auxiliares.

Deutério não-tratado é criado pelo fracionamento eletro-centrífugo padrão de uma variedade de materiais (incluindo água do mar, neve e gelo dos satélites dos planetas exteriores e núcleos de cometas) e o resfriamento dos líquidos resultantes. Cada um irá criar proporções diferentes de deutério e materiais residuais, mas todos podem ser utilizados pelo mesmo hardware da Frota. Naves-tanqueiro de deutério são bem mais comuns do que suas contra-partes de antimatéria, e podem fornecer reagentes em situações de emergência com apenas alguns dias de demora. Duas escotilhas de carregamento de deutério estão localizadas ao longo da espinha estrutural da seção de engenharia, em direção à parte traseira do tanque. A estrutura da escotilha de carregamento contém conexões estruturais (para fazer um atracamento firme com a base estelar ou doca de manutenção), dutos para o alívio de pressão durante o abastecimento e entrada e saída de material, e conexões da RDO para os computadores da base estelar.

O tanque primário de deuterio é o responsável pela corcunda da Enterprise.

6. Reabastecimento de combustível através do coletor Bussard

No caso de um tanqueiro de deutério não poder alcançar uma nave Galaxy, existe a possibilidade de coletar matéria de baixa qualidade do meio interestelar através de uma série de bobinas magnéticas especializadas de alta energia conhecidas normalmente por coletor Bussard. Devendo o seu nome ao físico e matemático do século vinte Robert W. Bussard, o coletor emana uma radiação ionizante direcional e um campo magnético para atrair e comprimir o tênue gás encontrado na Via Láctea. Deste gás, que possui uma densidade média de um átomo por centímetro cúbico, podem ser destiladas pequenas quantidades de deutério para o reabastecimento de contingência do suprimento de matéria. Em altas velocidades relativísticas, a acumulação deste gás é apreciável, embora esta técnica não seja recomendada por longos períodos de tempo por causa dos efeitos de dilatação temporal. No entanto, em velocidades de dobra, um suprimento estendido de emergência pode ser gerado. Enquanto suprimentos de antimatéria não podem ser recuperados do espaço da mesma maneira, quantidades mínimas podem ser geradas a bordo por um dispositivo de reversão de carga quântica.

É um fato aceito de que naves em perigo irão continuar a gastar seus suprimentos de energia; no entanto, sistemas como este foram adicionados para garantir pelo menos uma pequena chance adicional de sobrevivência.

O coletor Bussard pode ser encontrado na ponta dianteira de cada nacele de dobra. Ele consiste de três conjuntos principais: o emissor de raio ionizante (ERI), o gerador/coletor de campo magnético (G/CCM), e um fracionador de ciclo contínuo (FCC). A cobertura curva da ponta da nacele, a maior estrutura de molde único na espaço-nave, é formada de poliduranide reforçado e é transparente para o pequeno espectro de energias ionizantes produzidas pelo emissor. É a função do emissor aplicar uma carga às partículas neutras no espaço, para a captação pelo campo magnético. Em velocidades de dobra, a energia ionizante é gerada em freqüências de subespaço para que o raio possa se projetar à frente da nave, decair para o seu estado normal e produzir o efeito desejado.

O interior do coletor Bussard.

Atrás e suportando a cobertura da nacele está o G/CCM, um conjunto compacto de seis bobinas desenhadas para produzir uma “rede” magnética à frente da nave e puxar as partículas carregadas em direção às grades de coleta. Estas bobinas são construídas de cobalto-lantanídio-boronite e obtém sua alimentação ou do sistema de eletroplasma ou diretamente dos dutos de transferência de força. Em velocidades subluz, as bobinas atraem as partículas adiante da nave normalmente. No entanto, em velocidades de dobra, a operação das bobinas é revertida para reduzir a velocidade das partículas. Este sistema trabalha em grande afinidade com o defletor principal de navegação. Durante sua operação normal, o papel do defletor é prevenir o contato de qualquer material interestelar com a nave. No entanto, pequenos “buracos” são manipulados no campo pelo defletor e pelo G/CCM para permitir a passagem de quantidades úteis de gás rarefeito.

Colocado dentro do G/CCM está o FCC, que separa continuamente o gás que chega em diferentes categorias distintas de qualidade, consideradas “queimáveis” dentro do motor de dobra. Os gases separados são comprimidos e alimentados sob pressão para os  tanques de armazenamento na seção de engenharia.

O coletor Bussard em funcionamento. 

7. Geração de antimatéria a bordo

Como mencionado anteriormente, existe na classe Galaxy a habilidade de gerar quantidades relativamente pequenas de antimatéria durante possíveis situações de emergência. O processo é incrivelmente intenso do ponto de vista energético e pode não ser vantajoso sob todas as condições de operação. Mas como o coletor Bussard, o gerador de antimatéria pode fornecer suprimentos críticos de combustível quando eles são mais necessários.

O gerador de antimatéria fica no deck 42, cercado por outros elementos do SPD. Ele consiste de duas peças chave: o admissor/condicionador de matéria (A/CM) e o dispositivo de reversão de carga quântica (DRCQ). O gerador completo mede 7,6 x 13,7 metros e tem uma massa de 1.400 toneladas métricas. É um dos componentes mais pesados da nave, perdendo apenas para as bobinas de campo de dobra. O A/CM usa tritânio e poliduranide convencionais em sua construção, já que trabalha apenas com deutério criogênico e combustíveis similares. O DRCQ por outro lado, emprega camadas alternantes de cobalto-ítrio-poliduranide de matriz forçada e árgio-kalinite 854.  

Isto é necessário para produzir a amplificação de força requerida para armazenar grupos de partículas subatômicas, reverter sua carga, e coletar a matéria invertida para armazenamento em um dos tanques de antimatéria próximos.

O gerador de antimatéria é a segunda peça mais pesada a bordo.

A tecnologia que deu surgimento ao DRCQ é similar àquela do transporte, CIE, SCI e outros dispositivos que manipulam matéria em um nível quântico. O processo de conversão se dá com a entrada de matéria normal, esticada em pequenos filamentos de no máximo 0,000003 cm de diâmetro. Os filamentos são alimentados sob pressão para o DRCQ por suspensão magnética, onde são resfriados até 0,001 K, e expostos por um breve período a um campo de contenção, para reduzir ainda mais a vibração molecular. Ao que o campo de contenção decai, campos subespaciais focados atuam profundamente na estrutura subatômica e mudam a carga e spin dos prótons, nêutrons e elétrons “congelados”. A matéria invertida, agora antimatéria, é removida magneticamente para ser armazenada. O sistema pode processar normalmente 0,08 m^3/h.

Pode ser dito que a energia potencial total contida em uma certa quantidade de deutério pode impulsionar uma nave por uma distância considerável. Utilizar esta energia em velocidades subluz é algo quase inútil em um cenário crítico. Vôo interestelar a velocidades de dobra requer velocidades dezenas de milhares de vezes maiores do que as fornecidas pelo sistema de impulso, então a geração de antimatéria se torna necessária. Uma desvantagem imposta pelo processo é a de que ele requer dez unidades de deutério para produzir somente uma unidade de antimatéria. Colocando de outra forma, a lei da conservação da energia diz que a energia necessária para este processo vai exceder a energia utilizável produzida pelo combustível de antimatéria resultante. No entanto, ela pode fornecer uma margem de sobrevivência necessária para alcançar uma base estelar ou o ponto de encontro com um tanqueiro.

8. Operação e segurança

Todo o hardware do sistema de propulsão de dobra (SPD) é vistoriado de acordo com a programação de monitoramento e troca baseada no tempo padrão entre falhas (TPEF) da Frota Estelar. Devido a grande taxa de uso da câmara de reação matéria/antimatéria (CRM/A), todos os seus componentes foram desenhados para ter a máxima confiabilidade e altos valores de TPEF. Manutenção preventiva padrão não é feita no motor de dobra, já que o núcleo e os dutos de transferência de força só podem ser reparados numa doca ou base estelar equipada para efetuar reparos classe 5. Quando atracada a uma destas instalações, o núcleo da USS Enterprise pode ser removido e desmantelado para a reposição de componentes tais como as bobinas de constrição magnética, reparos no revestimento interno de proteção, e inspeção e reparos automatizados nos dutos principais de combustível. O ciclo padrão entre grandes inspeções e reparos do núcleo é de 10.000 horas de operação.

Enquanto o SPD está desligado, a tripulação da nave pode entrar nos injetores de matéria e antimatéria para a inspeção detalhada e substituição dos componentes. Os itens acessíveis para manutenção preventiva (MP) no IMR são as válvulas de entrada, condicionadores de combustível, pré-aquecedores de fusão, bloco de compensação magnética, duto de transferência, combinador de gás, cabeça do bocal e o hardware de controle relacionado. Os itens acessíveis dentro do IAR são os separadores de fluxo de antimatéria e as válvulas do injetor. Uma desmontagem parcial da estrutura de articulação do cristal de dilítio (EACD) é possível durante o vôo para inspeção por métodos de teste não-destrutivo (TND). A cobertura protetora das superfícies internas pode ser removida e reaplicada sem a necessidade de parar em uma base estelar. Nos injetores, os atenuadores de impacto podem ser removidos e substituídos depois de 5.000 horas.

Dentro das naceles de dobra, a maior parte das linhas de dados dos sensores e hardware de controle é acessível para inspeção e substituição. Com o núcleo desligado e o plasma sendo direcionado para fora da nave, o interior das bobinas de dobra fica acessível para inspeção pela tripulação ou por dispositivos de controle remoto. Reparos nos injetores de plasma são possíveis durante o vôo, embora a sua substituição necessite do auxílio de uma base estelar. Da mesma maneira que em outros componentes, a cobertura de proteção interna pode ser substituída como parte do programa normal de MP. Enquanto em velocidades de subluz, a tripulação pode acessar a nacele através da escotilha de manutenção.

O interior de uma nacele de dobra pode ser visitado para manutenção.

A principal consideração de segurança na manipulação de deutério não-tratado líquido é o uso de uma roupa de proteção criogênica para todo o pessoal trabalhando próximo a fluidos criogênicos e semi-sólidos. Todas as operações de reabastecimento devem ser conduzidas por operadores remotos, a não ser que um problema se apresente e necessite da intervenção da tripulação. O perigo principal na manipulação de criogênicos envolve o congelamento do material em contato, mesmo no caso de roupas protetoras. O máximo cuidado deve ser tomado para evitar contato direto, e a manipulação do combustível deve ser feita por ferramentas especializadas e ainda assim, somente no caso de emergências. 

9. Procedimentos de desligamento de emergência

A segurança operacional é estritamente observada durante a operação do sistema de propulsão de dobra. Os limites nos níveis de energia e tempo de uso em sobrecarga poderiam ser facilmente alcançados e ultrapassados, por isso, o sistema é protegido pela intervenção do computador, parte do processo de homeostase. Especialistas no fator humano desenharam o software operacional do SPD para que tome decisões super protetoras nas questões de “saúde” do motor de dobra. As decisões do computador podem ser canceladas se as ações envolverem um nível reduzido no controle da operação.

A intenção não é criar conflitos entre os humanos e o computador; pelo contrário, a equipe de comando é treinada para usar as rotinas do software ao máximo, obtendo uma maior eficiência da espaço-nave. Desligamentos de emergência são comandados pelo computador quando os limites de temperatura e pressão ameaçam a segurança da tripulação. O desligamento normal do SPD envolve o fechamento das válvulas de plasma para as bobinas de dobra, fechamento dos injetores de reagentes e ventilação dos gases residuais para fora da nave. O sistema de propulsão de impulso irá continuar a fornecer energia para a nave. Em um cenário de desligamento, os injetores seriam fechados e o plasma ventilado simultaneamente. O sistema atingiria a condição de “frio” dentro de dez minutos. Grandes forças externas, tanto de objetos celestiais quando danos de combate, farão o computador calcular estatísticas de risco para os períodos de sobrecarga “segura” antes de comandar uma redução na potência do sistema ou mesmo o desligamento completo.

10. Procedimentos de emergência durante falhas catastróficas

Sob certas situações de estresse, o SPD pode sofrer vários graus de danos, normalmente de forças externas, e a maior parte deste dano pode ser reparada para trazer o sistema de volta à condição de vôo. No entanto, uma falha rápida, completa e irreparável em um ou mais componentes do SPD constitui uma falha catastrófica. Os procedimentos normais para se lidar com danos de grande porte ao veículo se aplicam ao SPD e incluem, mas não estão limitados à: garantir a segurança de outros sistemas que possam apresentar um perigo ainda maior à nave; investigar o dano ao SPD e dano colateral às estruturas e sistemas adjacentes; efetuar o fechamento de brechas no casco e o isolamento de áreas internas da nave que não possam mais ser habitadas.

Alimentação de energia e combustível é fechada em pontos anteriores aos sistemas afetados, de acordo com as estimativas de dano do computador e da tripulação. Quando necessário, membros da tripulação irão entrar em áreas danificadas com roupas pressurizadas para garantir que os sistemas em questão estão totalmente inertes, e efetuar reparos (se necessários) nos sistemas relacionados. Se o SPD for danificado em combate, a tripulação pode reforçar seus uniformes pressurizados com camadas flexíveis múltiplas de proteção contra vazamentos imprevisíveis de energia. A equipe de engenharia pode resolver adiar os reparos até um momento em que a nave possa evitar ainda mais danos. As ações específicas de reparo no hardware do SPD vão depender de cada situação.

Em alguns casos, o hardware danificado é ejetado, embora considerações de segurança peçam que o equipamento seja retido sempre que possível. No caso de todos os procedimentos normais de emergência (incluindo um escudo de força de segurança com múltiplas camadas em volta do núcleo) falharem em conter um dano maciço ao SPD, duas ações finais são possíveis. Ambas envolvem a ejeção completa do núcleo central do SPD, com a possibilidade da ejeção do conjunto de tanques de armazenamento de antimatéria. A primeira opção é o início proposital e manual da seqüência de ejeção; a segunda opção é a ativação automática pelo computador.

Um poderoso campo de força cerca o núcleo no caso de uma brecha.

A ejeção do núcleo irá ocorrer quando o dano à câmara pressurizada for tão grande que possa romper o campo de força de segurança. A ejeção do núcleo também irá ocorrer se o dano for grande o suficiente para sobrecarregar o sistema de integridade estrutural a tal ponto que ele não possa mais conter o núcleo, independente de o núcleo estar ou não fornecendo energia de propulsão. A sobrevivência da tripulação e o restante da espaço-nave são, na maior parte dos casos, consideradas prioridade sobre a operação do núcleo. Se o sistema de propulsão de impulso estiver operante, a movimentação da nave ainda é possível, aumentando as chances de sobrevivência. Procedimentos específicos relacionados a cada cenário programado no computador irão sugerir as ações a serem tomadas até o momento do resgate da tripulação. Durante situações de combate, o núcleo receberá o comando para se auto-destruir assim que uma distância segura for atingida pela tripulação.

Danos sofridos pelo conjunto de tanques de armazenamento de antimatéria podem forçar a sua ejeção imediata da seção de engenharia. Já que o suprimento de antimatéria reagente possui a energia potencial para vaporizar toda a nave, sistemas de segurança multiplamente redundantes estão instalados na área para minimizar as condições de falha dos dispositivos de contenção. Falhas de sistemas ou estruturais seriam, como no caso do núcleo, analisadas pelo computador e poderiam resultar no lançamento do conjunto completo para longe da nave.A opção de ejeção manual, embora esteja programa nas rotinas de emergência do computador, não é normalmente considerada útil numa situação de crise, devido principalmente aos limites de tempo relacionados aos eventos de fechamento das válvulas e transferência do combustível restante nos dutos de alimentação.

Todo o SPD pode ser ejetado em emergências.

Notas da produção, por Rick Sternbach e Michael Okuda

Descobrir o quão “rápido” as várias velocidades de dobra são foi bastante complicado, e não apenas do ponto de vista científico. Primeiro, nós tivemos que satisfazer a expectativa dos fãs de que a nova nave era significantemente mais rápida do que a original. Segundo, nós tivemos que trabalhar com a recalibragem de Gene (Roddenberry), que colocava a dobra 10 no topo absoluto da escala. Estes primeiros dois obstáculos foram relativamente simples, mas nós descobrimos rapidamente que era fácil fazer as velocidades de dobra MUITO rápidas. Acima de uma certa velocidade, nós descobrimos que a nave seria capaz de atravessar toda a galáxia numa questão de meses (fazer a nave rápida demais iria tornar a galáxia um lugar muito pequeno para o formato de Jornada nas Estrelas). Por último, nós tínhamos que deixar algum “atalho” para vários aliens poderosos como o Q, que parece ter um gosto por jogar a nave a milhões de anos luz de distância no tempo de um intervalo comercial. Nossa solução foi redesenhar a curva de dobra de tal maneira que o expoente do fator de dobra cresça gradualmente, e então faça um pico ao se aproximar de dobra 10. Em dobra 10, o expoente (e a velocidade) seria infinito, então você nunca poderia alcançar este valor (O Michael usou uma planilha do Excel para calcular as velocidades e tempos). Isto permite ao Q e seus amigos se divertirem na faixa de 9,9999+, e ainda deixa nossas naves viajando devagar o suficiente para manter a galáxia um lugar grande. A propósito, nós estimamos que em "Where No One Has Gone Before” o Viajante estava impulsionando a Enterprise a mais ou menos dobra 9,9999999996. Ainda bem que não havia muito trânsito naquele dia.

Logo cedo na série o Patrick Stewart veio para nós e perguntou como o sistema de dobra funcionava. Nós explicamos algumas das idéias teóricas expostas neste artigo, mas informamos que tal dispositivo está muito além da física atual. Nós enfatizamos que ninguém tinha nenhuma idéia real de como fazer uma nave ir mais rápido do que a luz. “Besteira”, disse o Patrick. “Tudo que você tem que fazer é dizer. ‘Acionar’”. E ele tinha razão...

Ok, os valores de dobra atuais são teoricamente muito mais rápidos do que os alcançados pela Entrevista original na primeira série, mas a dobra 1 “antiga” e a “nova” são a mesma (a velocidade da luz). A dobra 6 “antiga” é mais ou menos dobra 5 na escala nova. A (na época) espetacular velocidade de dobra 14,1, alcançada pela Enterprise original com extremo esforço em “Is There in Truth No Beauty?”, agora é próxima de dobra 9,7, que a nova nave atingiu enquanto fugia do Q durante "Encounter at Farpoint”.

Falando no episódio piloto, o estúdio pensou inicialmente que seria feito pouco uso da sala de engenharia nesta nova Enterprise. Na verdade, nós não havíamos planejado construir o set para o primeiro episódio. O problema é que a natureza da televisão diz que muito provavelmente o set nunca seria construído, se não fosse feito durante o piloto. Quando o Gene Roddenberry descobriu esta omissão, ele escreveu imediatamente uma cena que se passa na sala de engenharia, justificando o gasto enorme para construí-la durante “Encounter at Farpoint”.

A maior parte dos privilegiados visitantes ao nosso set da sala de engenharia fica completamente impressionada com a sensação de “estar realmente a bordo da Enterprise”. Mesmo assim, algo fica sempre faltando. Este “algo” é o quase subliminar som de fundo adicionado através de efeitos sonoros. O expectador quase nunca está consciente dele, mas a vibração bem baixa característica da sala de engenharia ou o som dos instrumentos na ponte são uma parte importante do “estar realmente lá”. Os efeitos sonoros em A Nova Geração são o campo da produtora associada Wendy Neuss. Sob a supervisão do co-produtor Peter Lauritson, Wendy coordena a mágica (ganhadora de vários prêmios Emmy) do editor de som Bill Wistrom, do editor de efeitos sonoros Jim Wolvington e do editor assistente de efeitos sonoros Tomi Tomita. A criação de muitos efeitos sonoros da Enterprise foi supervisionada também pelo criador da série Gene Roddenberry, junto com Rick Berman, Bob Justman e Brooke Breton.

Estes efeitos sonoros são normalmente o resultado de processamento digital extensivo, mas muitos são baseados em fontes surpreendentemente mundanas. Apesar da tecnologia avançada à disposição, nosso pessoal de som normalmente prefere começar com sons “naturais”, gravados acusticamente, porque eles acreditam que a harmonia resultante é muito mais rica e interessante do que tons puramente sintetizados. O som de fundo da ponte inclui por exemplo, o som bastante alterado da vibração de um ar-condicionado. O “sweesh” característico da abertura das portas é baseado no som de uma pistola sinalizadora com um pouco de rangido do tênis do Jim Wolvington no piso da Mordern Sound.

A maior parte dos sons da Enterprise é parecida com os sons da série original, e isto é feito de propósito. Alguns, como os comunicadores e os phasers da nave são exemplos de sons originados na primeira série. Sons alienígenas vêm de fontes variadas, como a voz dos Binários (de “11001001/11001001”) que foi construída inserindo pequenas amostras da voz das atrizes em um Synclavier, e depois os tocando com uma cadência muito mais rápida do que a voz humana normal. Os sons do interior do “Tin Man” foram baseados no som do estômago do Wolvington, gravado através de um estetoscópio. Wolvington diz: “Eu não contei pra ninguém de onde vinha aquele som até a finalização do episodio porque eu não queria que ninguém ficasse enjoado!”.

O coletor Bussard foi utilizado em pelo menos dois episódios, “Samaritan Snare” e “Night Terrors”. Em ambos os casos, o fluxo do sistema foi invertido para que gás de hidrogênio ou plasms fluísse para fora dos coletores (ao invés de para dentro, como aconteceria normalmente). No primeiro uso, o resultado foi um espetacular (embora inofensivo) show pirotécnico. Durante “Night Terrors”, o fluxo de hidrogênio foi usado para tentar fechar uma perigosa fenda espacial. O conceito de usar campos eletromagnéticos para coletar hidrogênio interestelar foi sugerido pela primeira vez pelo físico Dr. Robert W. Bussard ainda nos anos 60.