9.0 传送系统 complete
索引
9.1 传送系统介绍 Transporter System Introduction
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从外部进出星舰的运输工作靠多套传送系统来完成,能够允许人员和设备在 40,000 千米的范围内进行传送。
船员和访客的传送由碟部 6 号甲板上的 4 具人员传送机来完成。此外还有 2 具附加的人员传送机位于轮机舰体的 14 号甲板。
货物传送则由位于 4 号甲板货舱综合设施的 4 具低分辨率传送装置、以及另 4 具位于 38/39 号甲板货舱综合设施的同样设备来完 成。这些装置主要用于分子(非生命体)分辨率级别的货物传送,但如果需要,也可以将分辨率调至量子(生命体)级别进行传送, 但这样会使传送系统的有效载荷显著降低。
紧急疏散离舰通过 6 套紧急传送装置完成,其中 4 套位于碟部,另 2 套位于轮机舰体。这些传送机配备有高容量仅扫描相转换线 圈,因此仅能用于传送离舰,而不能用于传送上舰。相比常规传送系统,紧急传送装置即便在节能模式下的低能耗状态也可以运行, 但此时由于可用功率降低导致的多普勒补偿能力下降等原因,传送范围将显著缩短。紧急传送装置的典型传送范围为 15,000 千米, 具体情况则取决于可用功率。
每两具传送装置被设计成共用一个模式缓冲器,其通常位于传送腔室正下方的甲板位置。紧急传送装置有自己的模式缓冲器,但 被设计成在紧急情况下也会调用主系统中的模式缓冲器作为补充。这一冗余措施虽然会导致被调用的模式缓冲器可用载荷容量降低 31%,但总体而言让传送系统的总传送离舰能力增加了近 50%。
在进取号的外部船体上整合了一系列共 17 个传送机发射阵列,以共型阵形式安装在船壳表面上。这些发射极配备有远程虚拟聚 焦分子成像扫描仪和相转换线圈,并布置在能够对任意角度提供无死角覆盖的位置上。发射极的范围之间有足够的冗余,即便在多达 40%发射极出现故障的情况下,也能确保全向覆盖。
9.2 传送系统操作 Transporter Systems Operation
整个传送的流程可以分为四个主要阶段。由于该系统的重要性,常规操作规则要求必须有一名传送主管对系统的运作进行监管和监控。
注:
本节描述的是将物体从传送室传送至远程目标地点的传送离舰情况。从远程目的地传送至传送室的传送上舰情况所涉及的系统元件与前者相同,但配置略有不同。
- 目标扫描和坐标锁定。在这一最初阶段,目的地坐标被编程输入传送机系统。瞄准扫描仪测定距离及相对移动,如果需要传送人员,还会确保目标区域的环境情况适合人员生存。同样也在这一阶段,一组自动诊断程序会对整个传送机系统进行自检,以确保传送机系统功能完整、处于可供人员使用的状态。
- 能量化和非物质化。分子成像扫描仪会采集被传送体的实时量子分辨率模式图像,与此同时,主能量化线圈和相转换线圈将被传送体转化为在亚原子尺度上脱附的物质流。
- 模式缓冲多普勒补偿。物质流随后被短暂保存在模式缓冲器中,从而允许系统补偿飞船与目的地间可能存在的多普勒频移。如果系统故障,模式缓冲器也作为安全保险措施,可以将物质流输送到另一个传送室内重组以安全中止传送。
- 物质流传输。17 个传送极阵列之一将会是传送离舰的实际发生点,发射极会将物质流包裹在环形约束波束(Annular Confinement Beam, ACB)内并发射到传送目的地。
系统组件 System Components
传送系统的主要组成部分包括:
- 传送腔室。这是传送过程中实际去物质化/再物质化过程所发生的空间,因此受到严密保护。腔室被抬高至地面以上,以避免传送过程中可能发生的危险的静电释放。
- 操作员控制台。这一控制站允许传送主管监视和控制所有的传送机功能,并提供在紧急情况下的手动超控及其他应急中止手段。
- 传送控制器。这是位于传送腔室一侧的专用计算机子处理器,负责管理传送机系统的运作,包括系统的自动程序控制。
- 主能量化线圈。这些线圈组位于传送腔室的顶部,能够产生强大的环形约束波束(Annular Confinement Beam, ACB)。ACB 会形成一个空间矩阵,包裹住整个去物质化/再物质化过程。此外还会在 ACB 波束内部产生一个次级场作为安全措施,因为如果在去物质化的早期阶段 ACB 意外破裂失去约束,可能导致大规模能量释放。
- 相转换线圈。位于传送腔室地板上。这些宽波段力场夸克操纵设备能够在亚原子尺度上对粒子的结合能进行部分解耦/重耦合,从而完成实际的去物质化/再物质化过程。所有人员传送器都被设计运作于量子分辨率(这是确保成功传送生命形态必须的),而货物传送器则通常设计优化用于低能耗的分子分辨率运作,当然在必要时也能重新设置成量子分辨率运作。
- 分子成像扫描仪。传送腔室内的每块上极板内都整合有四套冗余设计的 0.0012 | i 分子成像扫描仪, 围绕着中央主极板各成 90 度角布置。冗余纠错程序会在任一扫描仪的扫描结果与另外三组不一致时将其忽略,而两组或以上的扫描仪故障将会触发传送系统自动中止。每组扫描仪的扫描轴线偏离 ACB 波束轴线约 3.5 角秒,以能够使用一系列专用的海森堡补偿器来实时推导模拟量子态数据。当然,如果在以分子分辨率模式传送货物时,量子态数据并不必要,因此不会使用。
- 模式缓冲器。这是一个超导托卡马克磁约束装置,能够暂时约束物质流并延缓其传输进程,以便多普勒补偿器修正发射极和目标之间可能存在的相对运动。每两个传送腔室共用一个模式缓冲器,同时操作规程还要求至少另一个缓冲器处在可用状态,以供紧急中止使用。在紧急情况下,在出现模式图像衰减之前,模式缓冲器能够将其中的物质流保持稳定约束最长约 420 秒。
- 生物过滤器。通常仅在传送上舰时使用。这是一组模式图像处理装置,会扫描输入的物质流并寻找符合已知危险细菌或病毒形式的模式信号,然后将对应的物质从传送物质流中移去。
- 发射极阵列。这些组件安装在飞船的外部,用于将传送机的 ACB 波束和物质流发送到目的地,或反之从目的地提取并接收。发射极阵列也含有一组自己的相转换矩阵和主能量化线圈,此外还配有一套三冗余的远程虚拟聚焦分子成像扫描仪用于传送上舰时的扫描。通过将发射波束调制反相,发射极也可以反过来用于将传送波束反向发射到星舰内部,以在星舰内部坐标之间执行传送。
- 瞄准扫描仪。一共 15 组冗余的传感器簇分别位于星舰的腹部、上部和下部传感器阵列上。这些设备用于测定传送坐标,包括方位、距离和相对速度。扫描仪同时也会提供目标地点的环境信息。传送坐标也可以通过导航、战术或通讯扫描装置进行测定。如果是用于舰内传送,则坐标可以由内部传感器测定。星际舰队成员的传送定位通过通讯器实现
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9.2.3 传送装置控制面板
传送装置运作时序 Transporter Operation Timeline
传送运作需要大量高度复杂的程序,这些程序在几毫秒内一个接一个地执行,容错率极低。因此,尽管操作规程要求传送主管进行监督,但许多实际的传送过程是高度自动化的。操作员通常会检查坐标锁定和系统就绪情况。实际的传送程序是由传送控制器的自动控制程序在操作员的监督下进行的。
传送装置自动程序执行传送离舰程序时的主要事件(典型时间轴,具体情况可能视乎传送环境和载荷状态而变):
时间(秒) | 装置 | 事件 |
---|---|---|
00.000 | 操作控制台 | 自动程序初始化 |
00.001 | 传送控制器 | 开始自动诊断程序 |
00.007 | 传送控制器 | 发起请求并验证信号路由和模式缓冲器的可用性,以及备份模式缓冲器分配情况 |
00.046 | 传送控制器 | 控制器逻辑状态自检 |
00.057 | 传送控制器 | 目标传感器和多普勒补偿功能自检 |
00.063 | 传送控制器 | 模式缓冲器自检 |
00.072 | 传送控制器 | 备用模式缓冲器自检 |
00.085 | 模式缓冲器 | 主/备用模式缓冲器初始化 |
00.097 | 传送控制器 | 相转换线圈自检 |
00.102 | 相转换线圈 | 基准信号激活 |
00.118 | 操作控制台 | 选定和确认所用发射极 |
00.121 | 传送控制器 | 发射极阵列和波导管系统自检 |
00.138 | 传送控制器 | 分子图像扫描仪和海森堡补偿器自检 |
00.140 | 目标传感器 | 对目标坐标进行扫描验证 |
00.151 | 相转换线圈 | 通电至 1.7MeV,初始频率设置为 10.2GHz |
00.236 | 模式缓冲器 | 超导托卡马克装置进入工作状态 |
00.259 | 发射极阵列 | ACB 元件通电至 1.7MeV |
00.327 | 模式缓冲器 | 与相转换线圈同步 |
00.332 | 分子扫描仪 | 扫描仪初始化重置归零 |
00.337 | 分子图像扫描仪 | 启用夸克分辨率增强 |
00.338 | 主能量化线圈 | ACB 通电至 12.5MeV(初始运行水平) |
00.341 | 操作控制台 | 触发能量化程序,可由操作员手动控制 |
00.359 | 分子图像扫描仪 | 开始扫描程序,锁定参考波束频率 |
00.363 | 主能量化线圈 | ACB 调制锁定 |
00.417 | 相变线圈 | 频率提高至 162.9GHz,功率增加至 32MeV |
00.432 | 分子图像扫描仪 | 开始将模拟图像数据传输至模式缓冲器 |
00.464 | 传送控制器 | 验证图像完整性 |
00.523 | 模式缓冲器 | 与相转换线圈同步频率 |
00.596 | 相转换线圈 | 频率锁定 162.9GHz,开始去物质化(能量化)周期 |
00.601 | 传送控制器 | 存储传送识别标记以留档传送活动记录 |
00.998 | 模式缓冲器 | 开始接收物质流 |
01.027 | 传送控制器 | 验证物质流完整性 |
01.105 | 相转换线圈 | 输入功率提升至 37MeV |
01.132 | 发射极阵列 | ACB 通电至 1.9MeV,参考波束相位锁定 |
01.190 | 目标传感器 | 重验证目标坐标、距离和相对速度 |
01.204 | 传送控制器 | 重验证模式缓冲器运作完整性,若异常则可选择切换备份缓冲器或中止 |
01.216 | 目标传感器 | 目标锁定,开始连续扫描目标坐标 |
01.221 | 发射极阵列 | 开始将 ACB 发射向目标坐标 |
01.227 | 发射极阵列 | 检测到 ACB 反射回程信号。多普勒补偿与模式缓冲器同步 |
01.229 | 传送控制器 | 确认目标坐标的地平面校正 |
01.230 | 发射极阵列 | ACB 全功率发射 |
01.237 | 模式缓冲器 | 开始向发射极阵列传输物质流 |
01.240 | 发射极阵列 | 开始沿 ACB 发射图像数据 |
01.241 | 发射极阵列 | 开始沿 ACB 传输物质流。开始物质化周期 |
02.419 | 传送控制器 | 持续进行验证物质化程序。出现异常则可选择中止并在备用传送机重组 |
02.748 | 相转换线圈 | 频率降低至 25.1GHz(典型值,实际数据随载荷变化) |
03.069 | 模式缓冲器 | 物质流传输达到 50%基准值。中止并重组选项关闭 |
04.077 | 主能量化线圈 | 去物质化(能量化)周期完成,保持 ACB 功率水平 |
04.185 | 相转换线圈 | 保持 25.1GHz 频率 |
04.823 | 发射极阵列 | 物质化周期完成 |
04.824 | 传送控制器 | 验证模式完整性 |
04.947 | 相转换线圈 | 功率降回至待机水平 |
04.949 | 主能量化线圈 | 解除 ACB 锁定 |
04.951 | 模式缓冲器 | 功率降回至待机水平 |
04.973 | 发射极阵列 | 解除 ACB 锁定 |
05.000 | 操作控制台 | 发送传送成功信号 |
注
传送控制台有三个触摸感应光杆,用来控制传送过程。这是为了向《星际迷航》原初系列中的传送装置致敬,原版中有三个斯科提常用的滑块。
9.3 其他传送装置功能 Other Transporter Functions
- 传送上舰。此过程与上述的传送离舰非常相似,不同的是外部发射极将反过来成为主能量化线圈,并且输入的传送信号通常将由生物过滤器过滤。
- 点对点传送。这指的是一种双重传送程序,其中被传送体首先从外部地点被传送发射极去物质化,并由一个传送室接收。但物质流并不会像常规传送上舰程序那样被物质化,而是会立即被中继到第二个模式缓冲器中,然后传递给第二个传送发射极,由其将物质流发射到另一个外部目的地。这样的传送过程将消耗接近两倍于常规上舰/离舰传送的能量,因此除非紧急情况下,否则通常并不建议使用。同样的,由于下文( 条目 9.4 )会提到的传送系统最小任务循环限制,即便在紧急情况下,如果传送系统同时需要处理大批人员或物资,那么点对点传送同样会被禁用,因为其会导致传送系统的工作负荷翻倍、从而使载荷容量减半。
- 保持模式缓冲状态。尚未开始再物质化周期的传送体物质流,在其出现模式衰减之前,可在模式缓冲器中最多保持约 420秒的约束,具体数字可能因载荷质量而有所不同。尽管常规程序是一旦完成补偿计算就会立即将物质流经由发射极发射出去,但同样也有保持约束并暂缓物质流发送的选项,通常是在检测到发射极或波导管系统出现故障时自动启用。如果特殊情况下传送主管判断需要安全措施,那么同样可以选择启用保持模式缓冲状态以暂缓传送过程,并等待安全人员响应。
- 分子分辨率传送。生命物体将总是在量子分辨率下传送。与此同时,为了节约能量,大部分货物都是以更粗略的分子分辨率进行传送的。人员传送器通常设计优化用于量子分辨率,但在需要时也可以被设置用于传送货物。
- 疏散。解除环型约束波束将会让再物质化或去物质化过程中的物质流失去成型参考矩阵并以随机形态重组,通常会转变为弥散气体和其他显微粒子。操作员可以通过手动超控选择这一疏散选项,从而关闭 ACB 波束发射,以使得具有高度危险的被传送物体,譬如爆炸装置,最终被无害地分解。为了避免在不需要的时候意外触发这一功能,设置有两道安全联锁。通常来说,这种疏散会通过将被传送体传到太空中并解耦来实现。
- 近曲速传送。通过一个低于 1,000 毫科的子空间场进行传送将需要传送机程序进行一系列调整,包括将 ACB 频率上偏 57MHz 以补偿子空间扭曲导致的失真。
- 曲速下传送。通过曲速场进行传送同样需要 ACB 频率上偏 57MHz,并要求本舰和目的地均处在同一整值的曲速场中。如果不能保持曲速场的等效性,那么空间扭曲将导致 ACB 严重衰减,并因此导致模式图像的完整性同样严重衰减。这种程度的损失对于生物而言是致命的。
- 生物过滤器扫描。传入的传送信号会被自动扫描,以寻找任何与已知的有害细菌或病毒相同的模式。在发现这样的模式之后,将通过有限度的量子矩阵操纵将对应的模式转变为惰性。
作者注
我们在第二季的「 The Schizoid Man 」一集中提出了传送装置无法在曲速下使用的设定。然而我们意识到,制定这样一个绝对的规则会给未来的编剧们带来麻烦,所以我们采取了一个预防措施,暗示了一个漏洞,即你确实可以在曲速中进行传送,只要飞船和目标匹配相同的曲速。果然,这种情况在「 The Best of Both Worlds 」一集中出现了,传送主管奥布莱恩有这样一句台词,他确认了我们确实『匹配曲速速度进行传送』。(可能在某些情况下我们违反了这条规则,但我们至少是真的想把事情做好。)
9.4 使用限制 Limitations of Use
传送系统提供的人员和货物传送能力对于星舰的常规运作无疑提供了极大帮助,但也会受到一些显著的限制。常见的关键操作限制包括但不限于:
- 距离。传送系统的常规操作距离在 40,000 千米左右,具体数字会取决于载荷质量和相对速度而变。紧急传送装置的性能更低,通常只有 15,000 千米,具体取决于可用功率。
- 偏导护盾干扰。当护盾升起到防御配置时,将会阻挡 ACB 所需要的电磁和子空间频段,因此 ACB 无法穿透护盾。即便没有波段屏蔽的影响,护盾引力场产生的空间扭曲也有可能严重扰乱模式图像完整性。因此,大多数情况下在护盾升起时无法进行传送。
- 工作周期。虽然传送自动程序通常仅耗时大约 5 秒,但模式缓冲器的冷却和重置却要耗时平均约 87 秒,因此传送系统的一次工作循环实际上将耗时 92 秒。虽然传送系统波导管设计允许任一传送腔室将物质流传输到任一模式缓冲器,从而使得传送室无需等待对应模式缓冲器冷却完成就能立即再次使用,但考虑到舰上人员传送装置系统总共就只有三个模式缓冲器,这将意味着这种快速重构操作最多只能连续执行三次,然后就要等待所有模式缓冲器完成冷却重置。平均下来,按每次传送的最大负荷 6 人计算,每分钟平均可传送 1.9 人,这意味着总传送能力为每小时 700 人左右。
- 曲速下传送。曲速场产生的强烈空间扭曲将会使得传送束严重失真,让曲速航行下的传送变得不可能,除非本舰和目的地都处在相同整值的曲速场中。
- 复制限制。人员传送是通过模拟量子态图像数据实现的,而各种物品则会使用分子级别的数字图像数据,在复制机中同样是如此。因这一关键限制,通过传送来复制生物体是不可能的。
9.5 传送疏散 Transporter Evacuation
在需要在短时间内将人员送上或送离星舰时,传送系统将会非常有用。视乎不同的传送任务程序,传送系统的具体使用需求也有不同。
疏散上舰 Evac to Ship
在紧急疏散上舰的情况下,会使用全部 6 组人员传送装置。如前(9.4 节)所述,由传送系统最小工作周期决定的系统运力上限为 700 人/小时。
尽管如此,在紧急情况下,8 具货物传送器也可以通过重新配置成为人员传送系统的补充。尽管因其通常工作在对能耗和算力要求更低的分子分辨率下,将其重设为量子分辨率会导致显著的载荷能力下降,但总的来说,它们能够再提供 300 人/小时的额外传送能力,从而将传送系统的总运力增加到 1,000 人/小时。
疏散离舰 Evac from Ship
紧急疏散离舰的速度要比疏散上舰快得多,因为可以使用 6 具紧急疏散传送装置,每具每次可以传送多达 22 人。这些设备仅用于传送离舰,与标准人员传送装置使用相同的模式缓冲器,但配备的相转换线圈被设计为仅用于扫描和分解,从而将载荷容量大幅提升达 370%,代价则是其传送距离被限制在 15,000 千米。当前述的人员和货物传送器全部使用,并加上紧急传送系统之后,整个传送系统的撤离运力将近乎翻倍,达到 1,850 人/小时。
紧急传送装置的另一大优势是显著降低的能量需求。在危机局势下这无疑非常有用,因为可用能源很可能受限,并导致常规传送装置无法使用。在这种情况下,紧急传送装置将成为唯一可用的传送撤离手段。尽管低功率情况下相转换线圈的扫描和消磁冷却时间也会变长,但总的来说仍可以确保 1,000 人/小时的运力。
作者注
传送装置是《星际迷航》中最精彩的戏剧性概念之一。它能让我们的角色干净利落地迅速进入故事情节。在 TNG 中,传送装置技术被进一步假定已经发展到可以用来复制物体的程度。这是一个绝妙的想法,但我们必须小心地限制复制技术的能力,以免它能够轻易创造出任何稀有或高价值物品、甚至让死者复活。这样一来,传送机就会从戏剧叙事的绝佳工具瞬间变成让情节变得烂俗无味的毒药。复制物体以「分子分辨率」而非创造生物所需的「量子分辨率」存储的设定正是为此而考虑的。(实际上确实是有那么几次,传送机不巧以很糟糕的方式成为了大救星,但自这种情况出现之后我们的编剧真的变得更小心了。)