Tecnologia di Star Trek

L'universo di Star Trek, la serie televisiva fantascientifica originariamente ideata da Gene Roddenberry nel 1966, è inscindibilmente legato ad una immagine di avanzato sviluppo tecnologico. Il divario tecnologico è uno degli aspetti che più spesso emerge nelle puntate di Star Trek. Questa voce illustra le principali tecnologie rappresentate nei film e telefilm appartenenti alla serie.

Chip isolineari

I chip ottici isolineari sono un sistema di stoccaggio e di elaborazione dei dati. Come le più vecchie periferiche a memoria cristallina, i chip isolineari ottimizzano l'accesso alla memoria utilizzando dei nanoprocessori integrati. In queste nuove periferiche l'alta velocità di elaborazione permette ad ogni singolo chip di gestire la configurazione dei dati indipendentemente dai controlli LCARS, riducendo gli accessi al sistema di oltre il 7%. Molti dispositivi portatili come i tricorder o i PADD ottici sono in grado di leggere e scrivere nel formato standard dei chip isolineari.

Un chip isolineare è composto da cristalli di memoria lineari entrato nell'uso corrente attorno al 2294. Fanno uso della stratificazione del cristallo ottico a singolo asse. Il substrato del chip è costituito da un'infusione di platino iridio superconduttivo, che permette la trasmissione ottica FTL dei dati quando viene messo sotto tensione dal flusso subspaziale del nucleo. Questo porta ad un incremento del 335% nella velocità di elaborazione quando viene usato in uno dei nuclei principali del computer. I chip isolineari possono essere rivestiti di un sigillante protettivo tripolimerico sopra la superficie dell'interfaccia rifrattiva. Questo permette di maneggiarli senza l'impiego di dispositivi protettivi. Così trattati, i chip isolineari vengono usati come pratico mezzo per il trasporto e lo stoccaggio dei dati.

Nelle navi federali questa tecnologia è stata adottata a partire dal 2329, sostituendo i vecchi sistemi duotronici. Le tecniche a matrice di nanoimpulso permettono una capacità totale di memoria di 2,15 kiloquad per chip nel formato olografico standard.

Dispositivo di occultamento

Il dispositivo di occultamento è un elemento che racchiude una o più tecnologie atte ad impedire l'individuazione di individui e/o strutture da parte di sensori.

Con l'impiego dei sensori, il semplice assorbimento delle radiazioni elettromagnetiche non garantisce più di sfuggire all'intercettazione del nemico. I sensori, infatti, oltre a captare tutto lo spettro delle onde EM (quindi anche la luce visibile) rilevano anche la presenza di campi curvatura, di sorgenti di gravità, di forme di vita e altro ancora. I Klingon e i Romulani idearono allora un nuovo modo di nascondersi, imprigionando tutte le forme di energie o di particelle all'interno di un guscio chiuso e rendendo la nave trasparente alle onde EM.

Apparecchiatura tipiche del dispositivo di occultamento sono:

• I controller dei campi a curvatura fuori asse, che bilanciano le emissioni radioattive provenienti dalle gondole a curvatura. Questo è necessario perché la fonte di alimentazione dell'energia deve essere in fase con il dispositivo di occultamento. Se qualunque di questi controller si disallinea, viene male allineato o viene in qualche modo danneggiato, potrebbe produrre una distorsione magnetica polarizzata, individuabile dai sensori di un'altra nave.

• I nuclei centrali nullificatori, che dissipano tutte le radiazioni elettromagnetiche e le altre emissioni di energia prodotte dalla nave e dal suo equipaggio fino a confonderle con la radiazione di fondo. Fornire una schermatura per l'intero spettro elettromagnetico consuma molta energia, ma è necessario se una nave è nelle dirette vicinanze. In caso contrario, i nullificatori sono in grado di dissipare le radiazioni elettromagnetiche sulla lunghezza d'onda intercettabile dai sensori a lungo raggio, ignorando la lunghezza d'onda specifica dei sensori a corto raggio. Un'altra funzione necessaria dei nullificatori è quella di creare una area a gravità zero tra la nave ed il campo di occultamento; in questo modo qualunque gravità derivante dalla nave non interferisce con il campo di schermatura, altrimenti sarebbe rilevata dal sensore a mappatura di distorsione gravimetrica di altre navi.
• Bobine del generatore di occultamento, che generano un'emissione coerente di gravitoni per distorcere lo spazio in modo tale che le radiazioni elettromagnetiche incidenti e le altre forme di energia siano deviate attorno alla nave attraverso il subspazio a velocità superiori a quelle della luce, facendo così apparire che luce o energia non abbiano mai lasciato la loro traiettoria originale. Tutte le bobine sono sincronizzate tra di loro attraverso un sistema di computer dedicato e sono dotate di sistemi che consentono di adattare il campo di occultamento alle varie situazioni. Uno dei componenti principali di una bobina del generatore di occultamento è il generatore a sorgente polarizzata di gravitoni, che crea una distorsione spaziale altamente localizzata con la quale reindirizza la traiettoria dell'energia e della luce.
• Bobine del plasma che alimentano le bobine del generatore di occultamento. Queste bobine devono avere tutte la stessa frequenza di energia e questo compito è assicurato da un buffer di plasma. Se non c'è un buffer di plasma, le bobine del generatore di occultamento possono facilmente essere disgregate da un impulso ionico.

Funzionamento

Il dispositivo di occultamento crea un campo gravitazionale che curva tutte le onde EM intorno alla nave, rilasciandole dalla parte opposta rispetto a dove sono venute a contatto con il campo. In questo modo ad un osservatore esterno sembra che le onde EM continuino sempre in linea retta. Così è possibile vedere le stelle dietro ad una nave occultata come se la nave non ci fosse, per questo la nave sembra diventare trasparente. Ogni campo di occultamento impedisce ovviamente la fuoriuscita di tutte le forme di energia e di particelle.

Tipi di occultamento:

• Occultamento con campo sferico: crea il campo a distanza costante dal centro della nave. Viene proiettato molto al di fuori dello scafo in modo da racchiudere anche il campo curvatura e poter andare a velocità maggiori di quella della luce. Questo tipo si può estendere anche per racchiudere altre navi o oggetti entro lo stesso campo. A causa della forma, le onde EM percorrono grandi tragitti trascinate dal campo, questo produce uno sfavillio della luce visibile. Questo inconveniente è più visibile quando il campo viene attivato o disattivato.
• Occultamento con campo mappato: crea il campo ad una distanza variabile tra i 13 mm e i 5 cm dallo scafo. Questo tipo di occultamento ha bisogno di una continua supervisione da parte di un computer ed è disegnato specificatamente per la nave su cui è montato. In questo modo non si può andare a velocità curvatura perché il campo curvatura uscirebbe dal campo di occultamento, rendendo la nave localizzabile. Inoltre i due campi venendo a contatto possono interagire e creare una situazione di pericolo per la nave. Il vantaggio di questo occultamento è la perfetta trasparenza che si raggiunge, l'unico tremolio visibile si ha nel momento dell'attivazione e dello spegnimento. A velocità impulso e col campo attivato la nave non è rintracciabile.

Qualsiasi tipo di occultamento si stia adoperando risulta impossibile usare i seguenti dispositivi.

• Scudi: anche gli scudi creano un'interferenza nello spazio e nel sub-spazio. Tali interferenze coinvolgono entrambe le onde EM, che quindi verrebbero comunque deviate rendendo visibile la nave. Inoltre l'uso contemporaneo degli scudi e del campo d'occultamento richiede grandi quantità di energia.
• Phaser: Essendo onde EM, vengono deviati dal campo. Da notare però che onde ad alta energia (come i phaser a piena potenza) possono riuscire ad entrare nel campo, mentre è quasi impossibile che riescano ad uscirne, dal momento che il campo è disegnato per deviare le onde esterne e bloccare le onde interne.
• Siluri: Anche i siluri sono bloccati in uscita, mentre in entrata, essendo di massa relativamente alta e ad alta velocità, non vengono influenzati (il campo di occultamento lavora in parte come un deflettore di navigazione, ma masse troppo grandi riescono comunque ad attraversarlo). Nel 2293 i Klingon svilupparono su uno sparviero un prototipo di campo di occultamento capace di creare una finestra per alcuni secondi, in modo da sparare dei siluri da occultati. Tale prototipo venne distrutto dall'Enterprise-A e dalla USS Excelsior.

Malgrado alcuni esperimenti segreti basati sull'inversione di fase (finiti con esito negativo), la Federazione ha scelto di non usare questo tipo di tecnologia anche in virtù degli accordi di Khitomer e del trattato di Algeron, accordi di non belligeranza con i Klingon e i Romulani. I Romulani hanno tentato di sviluppare un nuovo sistema di occultamento differente da quello dei Klingon; questa tecnologia sperimentale combinava un sistema di occultamento con un invertitore di fase molecolare; la materia esposta a questo generatore di interfase esiste parzialmente in un piano spaziale parallelo e quindi non è rilevabile da alcun dispositivo sensorio; questo tipo di materia è in grado di passare attraverso la materia normale. L'esperimento ha però completamente depolarizzato il generatore di campo di gravitoni, un componente essenziale del motore a curvatura romulano, portando alla distruzione del nucleo di curvatura della nave su cui veniva provato il sistema, che è stato in seguito abbandonato. Stando a quanto viene detto nell'ultimo episodio della prima stagione di The Next Generation, i Romulani, negli ultimi cinquant'anni da quel momento, hanno migliorato i loro dispositivi di occultamento tanto che non è più possibile rilevarne persino la presenza quando sono occultati.

Anche i Cardassiani hanno dimostrato di possedere la tecnologia dell'occultamento, anche se è stata vista una sola volta su una nave di classe Kalen. I Breen utilizzano invece una tecnologia di occultamento differente da quella dei Klingon e dei Romulani.

La Federazione proverà a installare segretamente (e in violazione con gli accordi) un dispositivo di occultamento e di dislocamento sulla USS Pegasus, ma il risultato sarà fallimentare con diversi morti e conseguente insabbiamento dell'esperimento.
In seguito installerà un dispositivo di occultamento sulla USS Defiant con la collaborazione dei Romulani, che ne avrebbero supervisionato il funzionamento: si arrivò a questo compromesso a causa della guerra del Dominio.

Medico olografico d'emergenza

Lo sviluppo degli ologrammi avanzati ha portato in seguito all'invenzione del medico olografico d'emergenza (MOE). In caso di indisponibilità del medico di bordo, le astronavi più moderne sono in grado di attivare un programma senziente che ricrea un competente dottore virtuale. Questo ologramma "solido" è in grado di utilizzare strumenti medici ed in generale interagire con tutto ciò che si trova in infermeria, unico ambiente in cui può normalmente operare (anche se in caso di emergenza può venire trasferito nel ponte ologrammi).

Nella serie Voyager il Dottore diventa stabilmente l'ufficiale medico dell'astronave e uno dei personaggi principali. Nonostante sia un costrutto informatico, egli supera la propria programmazione originaria divenendo senziente e in più occasioni dimostra "umanità" e sentimenti. Per lui viene così confezionato il protocollo del capitano olografico d'emergenza (COE) che gli consente di sostituire il Capitano della nave stellare nel qual caso tutto l'equipaggio sia incapacitato di intervenire.

Ponte ologrammi

Il ponte ologrammi è un nuovo ambiente introdotto con la Next Generation e da allora presente in tutte le serie successive di Star Trek. Si tratta di una sala in cui i membri dell'equipaggio dell'Enterprise possono entrare in simulazioni di realtà virtuale immersiva.

Gli ologrammi sono solidi (ad esempio, se si tratta di un ponte, ci si può camminare sopra) ed in grado di ingannare i cinque sensi. Tali effetti sono ottenuti grazie alla fusione tra diverse tecnologie, quali quelle degli ologrammi ottici, del replicatore di materia e del raggio traente. In pratica è possibile ordinare al computer di ricreare ogni cosa, da piccoli oggetti ad ambienti naturali apparentemente sconfinati: la simulazione permette di muoversi illusoriamente all'interno di scenari potenzialmente infiniti. Gli oggetti più lontani sono semplici ologrammi; quando si avvicinano sono sostituiti da modelli solidi (talvolta pericolosi: in caso vengano disattivati i protocolli di sicurezza, le armi "olografiche" possono ferire e uccidere) costituiti da "fotoni risequenziati"; una serie di delicati raggi traenti impedisce alle persone di sbattere contro le reali pareti della sala.

Il ponte ologrammi è usato soprattutto per scopi ricreativi, scientifici e didattici, anche se un numero straordinario di incidenti vi possono apparentemente accadere; ad esempio, in un episodio di The Next Generation la simulazione del Professor Moriarty (il geniale arcinemico di Sherlock Holmes) diventa senziente e assume il controllo dell'astronave.

Propulsione a curvatura

Rappresentazione della propulsione a curvatura

Ciò che rende possibili all'astronave Enterprise le sue avventure in sistemi stellari sconosciuti è un nuovo tipo di propulsione, detta a curvatura (warp drive), la quale - superati i limiti imposti da Einstein nella sua Teoria della relatività - permette di viaggiare a una velocità superiore a quella della luce. Il motore ad antimateria, regolato da cristalli di dilitio, produce una notevole quantità di plasma nelle due gondole di curvatura di cui è dotata l'Enterprise. Questo consente di generare un campo di curvatura attorno all'astronave e di piegare il tessuto spazio-temporale, riducendo considerevolmente il tempo necessario per passare da un punto all'altro del cosmo. Anche gli effetti relativistici che si dovrebbero produrre in prossimità della velocità della luce (dilatazione del tempo) appaiono annullati o assai ridotti.

Una tecnica più elaborata della curvatura, tale da permettere spostamenti ancora più veloci, è la transcurvatura che permette di creare tunnel spaziali artificiali in cui transitare.

Raggio traente

Il raggio traente è un fascio di energia che permette a un'astronave di "catturarne" un'altra, tenendola ferma in una posizione o trascinandola. Può venire sfruttato per stabilizzare le navicelle di servizio per manovre particolari o per trainare una nave in avaria, ma generalmente è utilizzato per impedire la fuga a un'astronave ostile (per bloccare un vascello di discrete dimensioni può essere necessario lo sforzo combinato di più navi).

Replicatore

Come il ponte ologrammi, anche il replicatore è un nuovo strumento introdotto con la serie The Next Generation. Basato sulla stessa tecnologia del teletrasporto, questo dispositivo consente la replicazione di qualsiasi oggetto inanimato con incredibile fedeltà, trasformando a livello molecolare la materia grezza inerte, solitamente recuperata dal riciclaggio dei rifiuti, in tutto ciò che si desidera. I principali sistemi di replicazione sono i sintetizzatori alimentari, che sono ottimizzati in modo da ottenere la più accurata composizione organolettica di cibi e bevande, e i replicatori dei componenti meccanici.

Un certo numero di replicatori appositamente modificati viene utilizzato in infermeria e nei laboratori scientifici per la sintesi di medicinali e composti chimici.

Scudo deflettore e deflettore di navigazione

Le astronavi di Star Trek possiedono dei sistemi difensivi basati su campi di energia attorno allo scafo: i deflettori di navigazione servono a impedire che piccoli meteoriti e altre particelle vaganti per lo spazio danneggino la nave, mentre gli scudi deflettori servono per difendersi dagli attacchi di astronavi ostili.

Nella serie Star Trek: Enterprise, ambientata prima delle altre, gli umani non possiedono ancora gli scudi deflettori e per prepararsi agli scontri le astronavi "polarizzano le corazze", tecnica più rudimentale e meno efficace.

Siluri

I siluri sono armi a lunga gittata che la Flotta Stellare usa da molto tempo. Ogni siluro può inoltre essere modificato per vari scopi, come detonare su una nave bersaglio dopo il teletrasporto, essere depositato nello spazio come una mina, e arricchito con nanosonde borg. Il siluro quindi è un'arma che può essere usata in molti modi.

Siluri fotonici

Nel siluro fotonico (il modello più diffuso) la carica esplosiva è composta da un massimo di 1,5 kg di materia e 1,5 kg di antimateria. La materia e l'antimateria sono divise in piccole cellette mantenute da appositi campi magnetici di contenimento. Maggiore è il numero di cellette e più forte sarà la detonazione iniziale del siluro, dal momento che le cellette creano una maggiore superficie di contatto tra i due componenti che reagiscono liberando energia. Al momento dell'impatto con il bersaglio o qualsiasi superficie rigida o campo di forza sufficientemente potente il siluro disattiva questo campo di contenimento provocando l'annichilazione rapida di quasi l'80% della testata e provocando un'esplosione di circa 216 000 terajoule.

I siluri fotonici sono utilizzati per la prima volta dai terrestri nel 2153; quel modello possiede 50 volte il raggio di azione dei siluri utilizzati in precedenza ed è in grado aprire un cratere di 3 chilometri di diametro in un asteroide.

Siluro quantico

Il siluro quantico, differentemente dal siluro fotonico, si basa sul controllo della detonazione tramite un oscillatore quantico; questo apparato consente, mediante la creazione di una fluttuazione quantica al momento dell'esplosione, di mantenere materia ed antimateria a contatto per un tempo leggermente più lungo e permettere un'annichilazione più completa, provocando un'esplosione di 10⁵ terajoule. I siluri di flusso, basati sempre sull'annichilazione, utilizzano delle bolle di curvatura che amplificano l'onda d'urto; la loro potenza è di 2,5 volte quella di un normale siluro fotonico. I siluri quantici vengono utilizzati dalle navi stellari di Classe Sovereign e Defiant della Flotta Stellare.

Siluro transfasico

Il siluro transfasico si differenzia dal siluro quantico per l'aggiunta di una serie di tecnologie che analizzano lo stato di transizione di fase materia/energia della nave bersaglio, adattandosi in modo da poter penetrare gli scudi difensivi e le eventuali corazze ablative, allo scopo di infliggere il massimo danno possibile al bersaglio. Questo siluro deriva dall'esperienza acquisita della nave stellare USS Voyager durante il suo viaggio di ritorno dal quadrante Delta.

Siluro al tricobalto

Raggio d'azione: 860 000 km. Sistema di lancio: possono essere lanciati dai tubi usati per i siluri quantici, ma con la limitazione di lanciarne uno per volta.

Questo siluro è incredibilmente distruttivo, ed è considerato l'arma più potente che la Federazione abbia messo in produzione di serie. Dopo l'impatto, gli iniettori a microfusione montati all'interno del telaio fondono quattro contenitori dove sono immagazzinati cobalto ed anti-idrogeno. La loro miscela crea un composto altamente instabile che, ulteriormente miscelato con il plasma del motore del siluro, causa un'annichilazione totale molto rapida del siluro ed una conseguente gigantesca esplosione. Un di questi siluri produce un'esplosione di circa 10⁸ terajoule di energia (equivalente a circa quattromila siluri fotonici).

Sistema di guida

Il siluro comprende anche un sistema di acquisizione del bersaglio, un sistema di guida, un sistema di detonazione e un'unità di sostegno del campo di curvatura (warp). Il sistema di acquisizione del bersaglio, unito al sistema di guida, permette al siluro di riconoscere e inseguire il bersaglio anche in mezzo ad altre navi. Il sistema di detonazione serve per far collassare i campi magnetici interni e può essere attivato anche a distanza o può essere regolato per innescare l'esplosione in prossimità del bersaglio. L'unità di sostegno del campo di curvatura permette a una nave che viaggia a velocità di curvatura di lanciare un siluro che mantiene una velocità uguale o superiore a quella della nave fino al raggiungimento del bersaglio. Il generatore di curvatura del siluro non è propulsivo, ma solamente di mantenimento e ha una durata limitata nel tempo.

È possibile aumentare la gittata del siluro usando parte della materia e dell'antimateria per fornire energia al generatore di curvatura, a scapito però dell'efficienza detonante dell'arma.

Il sistema di lancio funziona tramite l'immissione forzata di plasma ad alta pressione nel tubo lanciasiluri, questo fornisce all'arma la velocità sufficiente ad allontanarsi dalla nave anche nel caso in cui il sistema di propulsione non si dovesse attivare.

Su una nave di Classe Intrepid, quando la sequenza automatica di lancio dei siluri fotonici non è disponibile a causa degli elaboratori di sequenza, è possibile lanciare manualmente i siluri dall'interno della camera di lancio, ricevendo una scarica di plasma.

Altri usi

Molte volte il siluro non viene usato solo come arma, infatti la natura modulare del siluro rende possibile la sostituzione della carica esplosiva con strumentazione scientifica o ricognitiva per essere trasformato in una sonda (classe VIII e IX). Inoltre, come si vede nel film Star Trek III: Alla ricerca di Spock, i siluri vengono usati anche come bare funebri e le salme vengono lanciati nello spazio. Un altro caso è quello in cui viene usato un siluro al tricobalto per aprire un varco verso un'altra dimensione.

Teletrasporto

Il teletrasporto della USS Enterprise D

Una delle tecnologie-simbolo di Star Trek è il teletrasporto, cioè un sistema di trasferimento istantaneo di materia, usato generalmente per trasferire membri dell'equipaggio e/o equipaggiamento dall'apposita sala teletrasporto della nave stellare Enterprise alla superficie di un pianeta e viceversa. Ciò rende superfluo l'atterraggio dell'astronave stessa (in effetti l'Enterprise della serie classica non è costruita per atterrare su un pianeta; questo anche per i limiti di budget imposti alla serie televisiva).

Il teletrasporto può essere effettuato da un qualunque punto verso qualsiasi altro, fino alla distanza, normalmente, di 40.000 chilometri, ma è più sicuro se avviene utilizzando le apposite piattaforme. Nel corso degli anni si sono visti svariati incidenti in cui, a volte, non si è riusciti a ricostruire nel modo giusto il soggetto teletrasportato.

Nella serie classica, un incidente al teletrasporto produce uno sdoppiamento del capitano Kirk in due individui distinti.
Un fatto analogo è presente in un episodio della serie Star Trek: The Next Generation, in cui viene scoperto su un pianeta un doppione del comandante Riker.

In un episodio della serie The Next Generation, il capo ingegnere Geordi La Forge trova Scotty (capo ingegnere della serie originale) su un'astronave alla deriva da anni: l'anziano tecnico si era salvato da un assalto chiudendosi in un ciclo infinito di teletrasporto, in attesa dei soccorsi.

In un episodio della serie Voyager due personaggi (Tuvok e Neelix) si ritrovano addirittura fusi temporaneamente in un unico individuo che premderà il nome di Tuvix.

Bibliografia

• Lois H. Gresh e Robert Weinberg, I computer di Star Trek, Milano, Longanesi & C., 2001, ISBN 88-304-1770-X.
• Lawrence M. Krauss, La fisica di Star Trek, collana La lente di Galileo, traduzione di Libero Sosio, Milano, Longanesi & C., 1996, ISBN 88-304-1390-9.
• (EN) Michael Okuda e Denise Okuda, Star Trek Encyclopedia. A Reference Guide to the Future, 3ª ed., 1999, ISBN 0-671-03475-8.
• Rich Sternbach e Michael Okuda, Star Trek: The Next Generation. Il manuale tecnico, Roma, Fanucci, 1999, ISBN 88-347-0711-7.

Collegamenti esterni

• (EN) Technology, in Memory Alpha, Fandom.
• (EN) Tools and technology, in Memory Beta, Fandom.