10.3 - SENSORES DE NAVEGAÇÃO

    Um pássaro terrestre, um organismo vivo, está ciente de seu entorno e utiliza seus sentidos para encontrar o seu caminho de um ponto a outro, muitas vezes guiados por estrelas no céu noturno. A comparação da USS Enterprise com uma ave neste sentido é conveniente. É quase da mesma maneira que o sistema da Enterprise processa constantemente os dados de seus sensores de entrada e rotineiramente realiza bilhões de cálculos por segundo, num esforço para simular a solução biológica dos problema de navegação. Embora um número equivalente de sensores e neurônios simulados (e suas interconexões) projetados dentro dos principais computadores da Enterprise seja ainda incomparavelmente menores em eficiência do que o cérebro das aves, no entanto, este sistema é mais do que adequado para a tarefa de atravessar a galáxia.

Uma das estruturas dos sensores e suas câmara entre os Decks 9 e 10

     Estes Sensores proporcionam a entrada de dados (os processadores de navegação dentro dos computadores principais reduzem o fluxo incessante de impulsos em dados de posição e velocidade utilizáveis). Os sensores específicos podem ser acessados em qualquer instante, dependendo da situação atual do voo. Se a nave está em órbita sobre um objeto celeste conhecido, como um planeta em um sistema estelar, muitos sensores de longo alcance serão inibidos, e dispositivos de curto alcance favorecido. Se a nave estiver em cruzeiro no espaço interestelar, os sensores de longo alcance são selecionados e uma maioria dos sensores de curto alcance são desligados. Tal como acontece com um sistema orgânico, os computadores não são esmagados por uma avalanche de informações sensoriais.

Visão frontal do Sensores de Navegação

Corte transversal entre os Decks 9 e 10

    Os 350 conjuntos de sensores de navegação são, pelo projeto, isolado a partir de ligações cruzadas com as outras da matrizes de sensores em geral. Esse isolamento fornece caminhos de impulso mais diretos para os computadores a fim de obter processamento rápido, especialmente durante altos fatores de Dobra, onde erros direcionais, em centésimos de segundo de arco por ano-luz, podem resultar em impacto com uma estrela, planeta, ou asteroide. Em determinadas situações ligações cruzadas selecionadas podem ser criadas a fim de filtrar as discrepâncias do sistema sinalizados pelo computador principal.

    Cada suíte padrão de sensores de navegação inclui:

Telescópio Quasar
Rastreador IR de angulo amplo do Módulo Disco
Raio de imagem de angulo estreito IR-UV-Gama
Receptor de Multisinais Subespaciais Passivos

Detectores Gráviton Estelares
detectores de partículas e alta carga de energia
processador cartográfico de ondas de plasma galáctica
Receptor de linha de tempo da Federação
Coordenadas de imagem estelares

    O Sistema de Navegação (Navigational System) dentro dos computadores principais aceita entrada do sensor com taxas de dados de adaptação, ligados principalmente a verdadeira velocidade da nave dentro da galáxia. Os campos de subespaço dentro dos computadores, que mantêm processamentos mais velozes que a velocidade da luz (Faster-Than-Light - FTL) tentam fornecer energias proporcionais pelo menos 30% mais altas do que as necessárias para conduzir a nave espacial, a fim de manter uma margem de segurança de anti-colisão.

    Se a energia de processamento (Faster-Than-Light - FTL) cair abaixo de 20% em relação a propulsão, as regras gerais da missão ditam uma queda proporcional de energia em dobra, é motivo para elevar o nível de segurança. Situações específicas e cursos resultantes de ação dentro do computador irá determinar os procedimentos reais, e as regras de funcionamento especiais de navegação são seguidas durante condições de emergência e de combate.

    Algoritmos de processamento de entrada do sensor assumem duas formas distintas;

Código de Linha de Base (de Referência)

 (Baseline Code)

e

Código Regravável

(Rewritable Code)

    O código de Código de Linha de Base consiste na versão mais recente de posição 3D e 4D e software de movimento de voo, instalado durante revisões em base estelares. Este código reside dentro dos segmentos de arquivamento protegidos do núcleo do computador e permite que a nave realize todas as tarefas gerais de voo. A Enterprise passou por três reinstalações completas de seu código de referência desde a sua primeira partida da doca. O Código Regravável pode assumir a forma de várias versões e traduções do Código de Linha de Base para a linguagem simbólica a fim de atender novos cenários e permitir que os computadores principais criem suas próprias soluções de procedimento, ou adicionar a um banco de dados existente de soluções comprovadas.

     Essas soluções são consideradas como comportamentos aprendidos e experiências, e são facilmente compartilhados com outras naves da Frota Estelar, como parte de uma espécie de processo de amadurecimento global das naves espaciais. Normalmente incluem um grande número de rotinas preditivas de voo em altos fatores de Dobra, que os computadores usam para comparar posições interestelares previstas contra observações em tempo real, onde podem derivar novas fórmulas matemáticas. Um máximo de 1.024 versões completas reescrita comutáveis podem residir na memória principal ao mesmo tempo, ou um máximo de 12.665 segmentos de Códigos Comutáveis. O Código de Navegação Regravável é rotineiramente baixado durante grandes escalas em base estelar e transmitidos ou fisicamente transferido para a Frota Estelar para análise.

    Paletes de sensores dedicados à navegação, como acontece com certos sistemas táticos e de propulsão, são submetidos a manutenção preventiva (Preventative Maintenance - PM) e trocar em um período de tempo mais frequente do que outros equipamentos relacionados com a ciência, devido à natureza crítica de sua operação. Componentes saudáveis são normalmente removidos depois de 65-70% do seu tempo de vida estabelecidos. Isso permite o tempo adicional para renovação de componentes, e uma margem maior para troca é adiada por condições de missão ou peças periódicas indisponibilidade, materiais detetores raros, ou aqueles componentes de hardware que exigem prazos longos de fabricação. Existe uma oferta de peças de 6% para esses dispositivos, consideradas aceitáveis para o futuro próximo, em comparação com uma peças de abastecimento de 15% para outros sensores.

Obs: Texto e gráficos traduzido e "refeitos" da página 113 de:

Star Trek The Next Generation: Technical Manual by Rick Sternbach e Michael Okuda

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10.2 SENSORES DE LONGO ALCANCE

Episódio: Redemption, Parte II

    Os mais poderosos instrumentos científicos a bordo da USS Enterprise, provavelmente, são aqueles localizados na matriz de sensores de longo alcance (long-range sensor array). Este conjunto de sensores de freqüência subespacial ativas e passivas de alta potência estão localizado no casco de Engenharia diretamente atrás do prato do defletor principal.

   A maioria dos instrumentos na matriz de longo alcance são dispositivos de escaneamento subespaciais, que permitem a coleta de informações a velocidades muito superiores à da luz. O alcance máximo de efetividade desta matriz é cerca de cinco anos-luz em modo de alta resolução. A operação em modo de resolução de Médio/Baixo produz uma gama útil de aproximadamente 17 anos-luz (dependendo do tipo de instrumento). A esta distância, um pulso de varredura do sensor transmitida a Dobra 9,9997 levaria cerca de 45 minutos para chegar ao seu destino e mais 45 minutos para voltar para a Enterprise. Protocolos de varredura padrão permitem estudo detalhado de aproximadamente um setor adjacente por dia a este ritmo. Dentro dos limites de um sistema solar, o conjunto de sensores de longo alcance é capaz de fornecer informação quase instantânea.

Os instrumentos primários da matriz de longo alcance incluem:

• Scanner ativo EM de angulo amplo.

• Scanner ativo EM de angulo estreito.

• Telescópio de raios Gama de 2 metros de largura.

• Sensor de fluxo EM de variação de frequência

• Análise de formas de vida em aglomerados.

• Sensor de parâmetros de estresse do campo subespacial.

• Scanner de distorção gravimétrica.

• Scanner de imagens de neutrinos passivos.

• Matriz de imagem termal.

    Estes dispositivos estão localizados em uma série de oito baias, logo atrás do Defletor Principal entre os Decks 32-38.

    Canais de energia extra vindas dos conduítes do Sistema de Eletro-Plasma (Electro Plasma System - EPS) estão disponíveis para instrumentos de alta potência e Scanner de imagens de neutrinos passivos.

    O fluxo de emissão do Defletor Principal inclui zonas de performance de projeção transparente para o uso do sensor, embora o estresse do campo subespacial e os sensores de distorção gravimétricos não possam produzir dados utilizáveis quando o defletor está operando em mais de 55% da potência máxima. Dentro dessas baías de instrumentos, (visíveis nas plantas baixas acima) 15 pontos de montagem são nominalmente não utilizados e estão disponíveis para investigações específicas de missão ou atualizações futuras. Todos os compartimentos de instrumentos compartilham o uso de três geradores de campo subespacial do Defletor de navegação localizadas no Deck 34, fornecendo o fluxo subespacial permitindo a transmissão de impulsos do sensor em velocidades de dobra (Ver: 7.4).

    O conjunto de sensores de longo alcance está projetado para escanear na direção de voo, e é rotineiramente usado para procurar por possíveis riscos de voo, como micrometeoritos e outros detritos. Esta operação é gerenciada pelo Controlador de Voo sob controle automatizado. Quando são detectadas pequenas partículas ou outros riscos menores, o defletor principal é automaticamente instruído a varrer os objetos do trajeto de voo do veículo. A faixa de varredura e grau de deflexão varia com a velocidade da nave. No caso em que são detectados objetos maiores, pequenas mudanças automáticas na trajetória de voo podem evitar colisões perigosas. Nesses casos, o computador irá notificar o Oficial de Controle de Voo da situação e oferecer a oportunidade de intervenção manual, se possível.

Obs: Texto e gráficos traduzido e "refeitos" das páginas 110 a 112 de:

Star Trek The Next Generation: Technical Manual by Rick Sternbach e Michael Okuda

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10.1 - INTRODUÇÃO AO SISTEMA SENSORIAL

    A Enterprise Classe Galaxy apresenta um dos pacotes de sensores mais sofisticados e flexíveis já desenvolvidos para uma nave da Federação. Estes sensores fazem a Enterprise uma das naves de investigação científica mais capacitadas já construídas.

    Existem três sistemas de sensores primários a bordo da Enterprise.

Primeiro

Sensores de Longo Alcance

    O conjunto de sensores de longo alcance, localizado na parte da frente do casco da Engenharia. Este pacote de dispositivos de alta potência é projetado para varrer, a grande distância, o trajeto de voo da nave espacial para coletar informações científicas e navegação.

Segundo

Matrizes Laterais

    O segundo grupo principal do sensor são as Matrizes Laterais. Estes se localizam a frente, a bombordo e estibordo na borda do Casco Primário, bem como a bombordo, estibordo e popa do casco Secundário.

Sensores Laterais entre os Decks 09 e 10 da Seção Disco (Casco Primário)

Além disso, existem as plataformas de matrizes sensoriais menores superiores e inferiores localizadas perto dos Decks 2 e 16 no casco primário, que fornecem cobertura em pontos cegos das matrizes laterais.

Terceiro

Sensores de Navegação

    E finalmente o grupo principal de sensores de navegação. Estes sensores estão diretamente ligados aos sistemas de controle de voo da nave e são usados para determinar a localização e velocidade da mesma. Eles estão localizados na frente, a estibordo e bombordo, a ré, e nas matrizes superiores e inferiores.

    Além disso, existem vários pacotes com propósitos especiais e sensores de engenharia, como os sensores de fluxo subespaciais localizados em vários pontos no casco da nave.
    Os sistemas de sensores fornecer a Enterprise e sua tripulação com extensas capacidades em áreas como:

Observação astronômica

    Isto inclui as capacidades ópticas e capacidades de escaneamento em banda larga EM para o estudo de objetos estelares e outros fenômenos através do alcance de anos-luz. Os recursos incluem a capacidade em larga escala de varredura para as funções de mapeamento estelar automatizados e uma vasta gama de instrumentos individualmente controláveis para estudos específicos da missão.

Análise de superfície planetária

    Uma ampla gama de sensores de curto alcance fornecem uma extensa capacidade de mapeamento e exames de órbita planetária. Além de alta resolução óptica e escaneamento EM, espectrômetros de neutrinos virtuais e scanner de curto alcance, scanners de ressonância quark fornecer detalhada análise da estrutura geológica.

Análise de forma de vida a distância 

    Uma matriz sofisticada de scanners de ressonância quark aglomerado fornecem dados biológicos detalhados através das distâncias orbitais. Quando usado em conjunto com os sensores ópticos e de análise química, o software de análise de forma de vida é tipicamente capaz de extrapolar a estrutura grosseira de uma bioforma e deduzir a composição química básica.

Obs: Texto e gráficos traduzido e "refeitos" da página 110 e 111 de:

Star Trek The Next Generation: Technical Manual by Rick Sternbach e Michael Okuda

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7.4 - DEFLETOR DE NAVEGAÇÃO

    Embora a densidade do meio interestelar seja extremamente baixa, os riscos significativos para a navegação existem, especialmente para uma nave espacial viajando a velocidades relativas ou em Dobra. Entre estes perigos estão as partículas de micrometeoritos, bem como os mais raros (mas mais perigosos) objetos maiores, como asteroides. Até mesmo os tênues átomos de hidrogênio do próprio meio interestelar pode ser uma importante fonte de atrito em maiores velocidades.

O HARDWARE

Grupos de fontes polaridades graviton e amplificadores em azul escuro

    O coração do Sistema do Defletor de Navegação (navigational deflector system) é constituído de três geradores de fonte de alta potência de polaridade gráviton localizadas no Deck 34. Cada um destes geradores consiste de um conjunto de seis fontes de polaridade gráviton de 128 MW  que alimentam um par de amplificadores de distorção de subespaço de 550 millicochrane. A saída de energia do fluxo desses geradores no subespaço é dirigida e focada por uma série de poderosas bobinas de campo.

    O prato principal do defletor (main deflector dish) é composto de Duranium em armações obre a qual está ligada a matriz emissora, construído de uma série de painéis de malha de Molibdênio-Duranium que irradiam a produção do fluxo de energia . O prato é orientável sob controle automático de computador por meio de quatro high-torque de eletro fluidos, capazes de desviar o prato até 7,2° em relação ao eixo Z da nave.

    Técnicas de fase de interferências são utilizadas para alcançar bom direcionamento do feixe defletor, usando o controle de modulação da matriz emissora. Bobinas de campo do subespaço atrás do prato são usados ​​para dar forma ao feixe de Defletor em dois componentes principais.

Em primeiro lugar, uma série de cinco escudos parabólicos aninhados estendem quase dois quilômetros à frente da nave. Estes campos de baixa potência são relativamente estáticas e são usadas para desviar os átomos de hidrogênio que vagueiam do meio interestelar, bem como quaisquer partículas submicrométricas que podem ter escapado do feixe defletor. O defletor de navegação, também controlada pelas bobinas de campo de subespaço, é um poderoso Trator/Defletor que varre milhares de quilômetros à frente da nave, empurrando para o lado os objetos maiores, que podem apresentar um risco de colisão.

SENSORES DE LONGO ALCANCE

    Pelo fato de que defletor principal (main deflector) irradia uma quantidade significativa de radiação eletromagnética, pode ter efeitos prejudiciais sobre o desempenho de muitos sensores. Por este motivo, o conjunto de sensores de longo alcance está localizada diretamente por trás do Defletor Principal, de modo a que o eixo primário de ambos os sistemas sejam praticamente coincidentes. Esta disposição permite que os sensores de longo alcance "olhem" diretamente através do eixo dos campos.

    O conjunto de sensores de longo alcance é um elemento chave do sistema de Defletor de navegação, pois é usado para fornecer detecção e rastreamento de objetos em rota de colisão com a nave. O conjunto de sensores dianteiros também pode ser usado para fornecer essa informação, mas isso resulta em intervalos menores de detecção e pode-se usar melhor os sensores designados para uso científico.

CONSIDERAÇÕES OPERACIONAIS

    Em velocidades de impulso normais (até 0.25c), a saída de Defletor de navegação geralmente pode ser mantida a cerca de 27 MW (com reserva de aumento momentâneo de 52 MW). Velocidades de dobra até dobra 8 requer até 80% da produção normal, com reserva de onda de 675 mil MW. De velocidades superiores a dobra Fator 8 exigem a utilização de dois geradores de deflexão, que operam em sincronismo de fase, e velocidades maiores do que o fator de dobra 9,2 exigem que todos os três geradores de defletores trabalhem, a fim de manter a reserva de onda adequada.

    A Operação do defletor de navegação é um pouco mais complexa quando o Ramscoop Bussard estiver em uso, pois o Defletor de navegação realmente afasta o hidrogênio interestelar que o coletor de busca atrair. Nesses casos, a manipulação de campo é utilizada para criar pequenos "buracos" nos escudos do defletor de navegação, permitindo que o hidrogênio interestelar rarefeito ser direcionado para os campos magnéticos do Ramscoop.

DEFLETOR DO DISCO

    Quando a nave está operando em Modo de voo Separado, o Defletor principal, obviamente, fica aos serviços da Seção de Batalha. O Módulo Pires é equipado com quatro defletores de foco fixo de navegação para uso em tais casos. Estas unidades de média potência também servem como um backup para o defletor principal quando a nave estiver conectada, e estão localizados na parte inferior do módulo de Pires, a frente das matrizes emissoras de transporte menores.

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7.3 - SISTEMA DE CONTROLE DE REAÇÃO

    Em sua configuração normal de ancoragem, a USS Enterprise consegue, em baixa velocidade, o controle de translação através do uso de seis motores Principal de Controle de Reação e seis auxiliares para ajustes finos. O Sistema de Controle de Reação (Reaction Control System - RCS) é projetado principalmente para operações em sub-luz envolvendo estação de manutenção, modo de curso de estabilização de três eixos e manobras em docas espaciais.

    O RCS é dividido em duas partes que correspondem às duas seções da nave estelar;

 Módulo Pires

(Saucer Module)

Consiste em quatro principais e quatro motores auxiliares, situados na extremidade do casco;

 Seção de Batalha

(Battle Section)

Os dois motores principais restantes e dez propulsores Vernier compõem a Seção de Batalha e estão localizados nas bordas do Defletor principal.

    Na configuração encaixada (Casco Primário e Secundário), ambos os sistemas são comandados pelo computador de controle principal de propulsão (Main Computer Propulsion Controller - MCPC) para fornecer as entradas de orientação e de navegação necessárias. Em modos de voo separados, o Módulo Pires continua a executar MCPC com modificação de rotina, enquanto que a Seção de Batalha muda para sua orientação para o único Núcleo do computador e software de navegação (G&N).

   Cada motor principal RCS consiste em: uma câmara de reação de fusão a gás, um magnetohydrodynamic (MHD) de campo de energia, bicos superiores e inferiores de escape vetores-axiais.

    O combustível Deuterium para cada câmara de fusão é armazenado em seis tanques de abastecimento de uso imediato para repor as linhas do principal grupo de tanques de Deutério na Seção de batalha. As transferências de combustível são gerenciadas por três conjuntos de bombas magnéticas-peristáltica, reguladores de pressão, e nós de distribuição. A energia de ignição para a câmara de reação é fornecida por um gerador de compressão de plasma, e fornecido através de uma torneira de capacitância padrão pela rede de distribuição de energia da nave.
    A câmara de reação mede 3,1 metros de diâmetro e é construído de Carboneto de Háfnio (hafnium carbide) de 0,2 metros de espessura, com 0,21 centímetros de uma parede interna substituível de Durânio Tritanide (duranium tritanide). Ele pode suportar um total de 400 mil exaustões e tempo de funcionamento 5.500 horas 'antes de exigir a manutenção da parede interna.

    Um campo de duas fases do MHD se propaga a frente da câmara de fusão. A primeira fase funciona como um dispositivo de recuperação de energia e devolve uma parte do plasma indiferenciado para o líquido de alimentação. A segunda etapa realiza operações parciais do acelerador, em conjunto com os reguladores de fluxo de combustível, para controlar os produtos de exaustão, ao entrarem no bico de impulso. Ambas as fases são fabricadas como uma unidade única 4x2x2m e são construídos de bormanite tungsténio (tungsten bormanite). Os canais de retorno de plasma são avaliados em 6.750 horas antes que as entradas devam ser substituídas.

    Os bicos vectoriais direcionam os produtos de exaustão no ângulo apropriado e na força desejada para sua movimentação precisa ou para a ancoragem e amarração da nave. Cada conjunto de bico produz um máximo de 3 milhões de Newtons de empuxo com um bico ativo, e 5,5 milhões de Newtons com ambas as pontas ativas. Válvulas de placa Kreigerium regulam as proporções relativas dos produtos de escape que fluem através dos componentes do bocal superior e inferior.

    Cada motor auxiliar é composto por uma câmara de microfusão e bico em vetor de impulso, mas sem a MHD. As medidas da câmara de microfusão são de 1,5 metros de diâmetro e é construída de háfnio duranide 8,5 centímetros de espessura. Cada motor auxiliar direcionam seus produtos de escape através do bocal RCS principal e pode gerar um impulso total de 450.000 Newtons. Os motores auxiliares são classificados pelo tempo de disparo acumulado de 4.500 horas antes da manutenção.

    Também incorporados aos RCS estão raios trator de precisão para amarração, usados ​​para manobras de atracação quando vigas de amarração nas bases estelares não estão disponíveis.

Conjunto de emissores de Raios Trator ao centro do RCS

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7.1.16 - JEFFERIES TUBES

    Refere-se a um sistema de túneis de acesso e utilidades dos corredores que levam muito dos vários conduítes utilitários e guias de onda. A rede de Tubos Jefferies cobre todo o volume da nave, proporcionando acesso a serviços públicos, troncos e circuitos. Também localizado dentro destes tubos são uma variedade de pontos de manutenção e testes que permitem o desempenho de vários sistemas a ser medido fisicamente em pontos-chave ao longo da nave.

Estrutura básica das conexões entre os tubos

                        

                        

 

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5.4.4 - PROPULSÃO DE DOBRA

     O efeito de propulsão é conseguido por uma série de fatores que trabalham em conjunto.

PRIMEIRO

    A formação do campo é controlável na direção da frente para ré (horizontal). À medida que os injetores de plasma são sequencialmente disparados, as camadas de construção de campo de dobra acorrem de acordo com a frequência dos impulsos no plasma, empurrando uma contra a outra. As forças de acumuladas nas camadas reduzem a massa aparente da nave e transmite as velocidades exigidas. 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 tempo de o 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 bobinas a frente de cada nacele operar com um sutil desvio de frequência para reforçar o campo à frente do coletor Bussard e envolver o Módulo Pires. Isso ajuda a criar o campo assimétrico necessário para impulsionar a nave para frente.

SEGUNDO

     Em segundo lugar, um par de naceles é empregada para criar dois campos equilibrados, interagindo para manobras de veículos. NOTA: Em 2269 o trabalho experimental com naceles individuais e mais de duas naceles resultou que duas era o número ideal para a geração de energia e controle da nave.      Manobras espaciais são realizadas através da introdução de diferenças controladas na temporização de cada conjunto de bobinas de dobra, modificando assim a geometria da área total de dobra e a posição resultante da nave. Os movimentos (XZ) são mais facilmente controladas desta maneira. A afinação é afetada por uma combinação de diferenças temporárias e as concentrações plasmáticas.

     TERCEIRO

    A forma do casco facilita o deslizamento em Dobra e transmite um vetor de correção geométrica. A seção disco, que mantém a sua forma originada da ideia de sua utilização como um veículo para pouso de emergência, ajuda a moldar a parte anterior do campo através do uso do casco, uma elipse plana de 55º, que provou ser de grande eficiência nos picos de transição. O corte inferior da seção de engenharia permite vários graus de aderência do campo, prevenindo desta maneira o acúmulo de camadas em um ponto qualquer.. Durante a separação do módulo Pires e operação independente da Seção de Batalha, o campo de controle do software de dobra interativo ajusta a geometria do campo para ajustar a forma espacial alterada (Ver: Teoria e Aplicação do Campo de Dobra)

(Download PDF)
Geometria do campo subespaço da nave estelar de Classe Galaxy

Diferença relativa do campo com valores (%) a 1000 millicochranes

(Download PDF)

LCARS de situação principal de Dobra espacial baseado nos dados do manual oficial

Escritório do Engenheiro Chefe 

Episódio: Booby Trap 3x06

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