7.0 公用及辅助系统 complete #

索引

7.1 公用系统 Utilities #

银河级星舰内部分布的基础设施中包括着一系列相关系统，用以在全舰范围内分配重要物资。这些物资所需的分配硬件可能在形式上相差甚远，但都需要穿过全舰内部空间的复杂互联体系，并且绝大多数都足够重要到需要至少一套、大多数时候更多冗余的程度。

主要公用系统网络 Major Utilities Networks #

这些公用系统分配网络包括：

• 能源。舰载系统的电力传输是由一套被称作等离子电力系统(Electro Plasma System, EPS)的微波传输波导网络完成的。主电源系统从曲速推进系统及主脉冲引擎处获得微波能量供应，额外的馈电器则从碟部脉冲引擎和一系列辅助聚变发电机中获取电力。二级配电系统为特殊要求提供电力。
• 光学数据网络（ODN）。数据传输通过多路复用的超细单晶微光纤网络完成。五套冗余的主光学数据总线将碟部内的两具主计算机核心相连，此外还有一套附加总线通往轮机舰体内部的第三具计算机核心。任一总线都能处理舰船所有主要系统运作的全部数据负载。主要光学数据网络同时也连接着全舰分布的 380 个光学子处理器，用以分担负载、提高系统响应速度并在主系统失效情况下作为冗余。附加的光学数据网络连接从各子处理器直接通往各触控面板及显示终端。此外，还有两套受保护的次级光学数据网络，提供主要系统与工作站之间的后备连接。主系统与备份系统之间互相物理隔离。
• 大气。可呼吸大气通过两套独立的空调和通风管网络分散到全舰居住空间内，并对大气进行回收和再循环处理。两套系统间设置的一系列可切换节点能够在任一系统的任一部分失效时切换到另一系统的平行部分。
• 供水。供饮用或冷却使用的自来水供应由两套独立的水管网络完成。供水管网络与下水回收管网络平行布置，后者将回收的废水送往分别位于 6 号、13 号和 24 号甲板上的四套水回收与再处理设施。
• 固体废物处理。线性感应公用管道将回收的固体废物送往位于 9 号、13 号和 34 号甲板上的再处理设施。被回收的固体废物会被自动分离为可通过机械和化学法再利用的材料，不可如此处理的残渣则会收集起来等待被复制回收。危险废物会被立即回收再处理。
• 传送器波束导管网络。一系列高能量波导管组网将每一个传送室连接至对应的模式缓冲器，然后连接到外部传送发射极阵列上。由于星舰的姿态和环境决定任意人员和货物传送器都可能被连接到 17 个外部发射极阵列中的任意一个上，这套系统必须提供所有可能的交叉连接。
• 复制与食物服务管道。类似传送器波束导管系统的波导管网络，将食品服务和常规复制机前端连接至遍布全舰的复制机终端。
• 结构完整性力场（SIF）能量管道。结构完整力场的力场发生器位于第 11 和第 32 甲板。两套平行的钼制三相波导管网络将能量配送到星舰龙骨结构件内的 SIF 波导元件上。碟身连接面设置的交叉接口能够让任意一个船体中的发生器在必要时为全舰结构供能。
• 惯性阻尼场（IDF）能量管道。惯性阻尼场发生器位于第 11 和第 33 甲板。类似于 SIF 网络的两套平行钼制三相波导管网络将能量场分散至全舰。与 SIF 一样，碟身连接面的交叉接口允许任意一个船体中的发生器在必要时供应全舰。
• 人工重力场供应。尽管舰上重力场由分布全舰的人工重力发生器产生并合成，但在此之外还有一套力场导管网络，可将溢出的惯性势转移到船内的其他部分。这一过程由计算机控制，以最大限度确保重力场的稳定性并最小化子空间场差。超出系统容量的惯性势则可被排放到结构完整性场中。
• 低温流体输送。这是一系列隔热管道管井，用于在舰内传输除氘燃料之外的其他低温流体，譬如液氦。用于补充呼吸大气的氧也通过这一系统以液氧形式输送到大气处理模块。
• 氘燃料传输。两根 45 厘米隔热管道用于在主氘贮箱和脉冲推进系统之间传输液氘，此外还有额外的隔热管道将主氘贮箱和曲速推进系统相连，也通往碟部脉冲引擎及其相应贮箱（使用碟身连接面的交叉输送管道口）。较小的 18.5 厘米隔热管道则连接各辅助贮箱和聚变发电机。
• 涡轮电梯人员交通系统。这一系统包括穿过全舰所有可居住区的涡轮电梯竖井，电磁感应驱动的涡轮电梯轿厢通过这些管井在全舰的可居住区内行驶；除此之外也包括支持电梯系统运作的等离子电源总线和光学数据网络链路。
• 后备公用设施分配系统。这是指一套低容量并独立的大气、水、电力及数据分配网络系统。这些系统作为主系统的备份在主系统无法正常工作时提供服务。根据工作负荷参数，这些备份系统的容量约为 36 小时。
• 受保护公用配送系统。这是另一套冗余的公用系统总线，用于为飞船的关键区域及紧急避难区域提供有限的大气、电力和数据供应。这套系统还包括一套低容量超导电缆配电网络用于为关键后备系统供电。

附加公用系统 Additional Utilities Systems #

其余附加公用系统为飞船的基础服务设施提供支持服务。这些系统包括：

• 脐带再补给对接口及相关系统。主要的补给脐带接口集中分布于轮机舰体脊柱部位上。这些脐带的用途包括氘燃料装载、低温液氧再补给、气体大气供应、淡水及废水装卸、等离子电力系统外部供电、外部人工重力支持和外部 SIF/IDF 场能源支持等。其中一些脐带用于再补给和加注作业，其余则用于接入外部系统支持（如来自星站）以承载关键系统运行，从而允许船载系统关闭进行检修（见 条目 15.7 ）。
• 杰弗里管(J 氏管)。这是一套可访问的隧道与公用设备走廊系统，这些隧道与走廊承载着许多不同的公用系统导管和波导管。J 氏管网络覆盖全舰，从而允许船员接触公用系统管井与回路。管内也设置有一系列维护和测试点，从而允许船员对船载系统的性能进行物理测量。
• 走廊面板。后备和应急公用设施分配通过隐藏在人员走廊后的一系列通道实现，这些通道可在必要时通过拆开墙板进行访问。在特定面板后部还收纳有紧急物资包，这包括紧急大气与供电模块，灭火器，紧急医疗储备和环境防护服等，这些应急物资同样可以通过拆除走廊面板访问。
• 辅助聚变发电机。公用系统也包括一些小型辅助聚变发电机，在曲速和脉冲反应堆无法工作时供电。这些辅助发电机组也能在需要时作为后备能源，是处置应急情况的关键要素。

7.2 外部连接点 Exterior Connect Hardpoints #

在预计的 100 年漫长设计寿命之内，一艘银河级星舰预期也将在星站和船坞停留超过 200 次，进行补给、维护和升级改造。一次访问星站休整时所进行的工作包括定期更换某些组件、结构非破坏性检测扫描、系统升级以及消耗品补给。这些操作中的许多都需依靠全舰分布的一系列脐带接口、装载港和舱门来完成。

银河级星舰上目前使用的外部对接装置源于大使级星舰的设计，并增加了新的自动化机械臂和末端执行器系统。大部分送到舰上的消耗品补给都通过 24 个传输接口进行接收，分布于轮机舰体背部龙骨脊柱上。在龙骨内部，这些接口通到不同的单向补给管路，确保液货、气体和干货被分离并送到正确的存储位置。复制机使用的大多数原材料同样通过这种方式装载，并放置在飞船船体内的大型整体贮箱中（见 条目 7.1 ）。

脊柱上同样分布着与许多其他船载系统相连的外部连接端口，包括等离子电力系统、等线性光学数据网络、主计算机、结构完整性场、惯性阻尼场和舰艉鱼雷装载口。通过这些外部端口不仅可以供给船载系统，也能对船上系统进行访问以诊断和检测飞船的健康状态，并作出适当的调整和维护，以维持星舰内部的动态平衡。

脊柱上还有 8 个连接器提供主氘燃料贮箱的加注、排气和吹扫管线连接。当与星站对接后，首先由站基辅助泵协助对贮箱进行彻底的吹扫清理和探伤检查，然后再进行氘燃料加注。反物质加注可在星站进行，但反物质贮箱的更换和/或翻修作业则只能在拥有反物质生产和/或反物质补给船靠港能力的星站完成。甲板 42 腹部的外部是反物质装载口和曲速核心检修入口（也是曲速核心弹射舱门）。

散货通过六个大型虹膜式或卷闸式舱门装载港装载，这些装载港分别位于工程舰体艉部底切面、工程舰体腹部前端（偏导仪下方）和碟部腹部，通向 18 个货舱和分配舱。物资会被送到较小的储存舱，以备日后飞行中取用。某些内部货舱没有外部舱门或货运电梯，而是由大型货物传送机提供服务。需要特殊处理的物品，如医疗物资，可以存放在这些货舱中，以便于使用传送机和反重力托盘迅速取出分配。

人员转移通过四个加压舷梯完成，还有两个大的椭圆形通道连接器可以从碟部背部垂直伸出。大部分大规模船员调动都会通过这些通道完成，可能还包括在甲板 25 上艏部鱼雷发射管后方的两个对接环。星站及空间站的舷梯是标准化设计的，配有可自适应对接口以适配不同的对接环。还有两个额外的交叉接口，可以以涡轮电梯竖井的形式连接至星站，从而允许涡轮电梯从舰上直达星站内部。

7.3 反作用控制系统 Reaction Control System / RCS #

在常规对接构型下，进取号使用 RCS 的主推力器和辅助推力器各 6 组来进行微调机动，完成低速姿态和平移控制。RCS 推力器主要用于亚光速飞行下的轨道定点保位、滑行段三轴姿态稳定，以及对接靠港机动。

对应于船体的两大模块，RCS 推力器被分为两大组。碟部 RCS 系统包括碟部边缘的主推力器和辅助推力器各 4 组；轮机舰体 RCS 系统则包括主偏导仪两侧的 2 组主推力器和 2 组辅助推力器，以及分布于曲速舱后端的 4 对共 8 个辅助微调推力器。在对接构型下，两组推力器由主计算机推进控制器（Main Computer Propulsion Controller, MCPC）交叉控制，产生制导与导航系统所要求的机动输入；在分离情况下，MCPC 程序调整后继续控制碟部推力器，轮机舰体则使用自身计算机核心搭载的制导与导航（GN）软件。

每个主 RCS 推力器由气体聚变反应室、磁流体动力学(MHD)能量场阱，以及上部和下部推力矢量喷管组成。聚变反应使用的氘燃料存储在附近的 6 个待用贮箱中，通过补加管线与轮机舰体主氘贮箱相连。燃料供应由三套冗余的磁蠕动泵提供，配有压力调节器和分配节点。推力器点火能量由一台递升等离子压缩发生器提供，并使用船载电网的标准电容储能。反应室直径 3.1 米，结构壁为厚 0.2米的 hafnium carbide，可替换的三钛硬铀合金第一壁厚 2.1 毫米。第一壁在更换前可承受 40 万次聚变点火或 5,500 工作小时。

两级磁流体能量场阱位于聚变反应堆的下游，第一级用于回收能量，将部分未参与反应的等离子体送回等离子电力系统电网；第二级则作为节流控制装置，与燃料流量调节器配合控制排气进入尾喷管。两级场阱作为一个整体单元制造，尺寸 4×2×2 米，由 bormanite 钨合金制成。等离子回收管道的寿命为 6,750 工作小时，随后需要更换进口组件。矢量喷管将排气导向以正确的角度喷出，在船体上产生所需的推力。单个喷管最大推力为 3,000 千牛，上下喷管一起工作时的轴向净推力则是 5,500 千牛。Kerigerium 平板阀控制上下喷管导入排气的相对比例。每个辅助 RCS 推力器由一个微型聚变反应堆和矢量推力喷管组成，没有磁流体场阱。微聚变反应堆直径为 1.5 米，由 8.5 厘米厚的铪化硬铀制造。辅助推力器的喷管连入对应的主推力器喷管中，总推力为 450 千牛。辅助推力器在维修前的累计额定工作时间为 4,500 小时。RCS 推力器单元中还装有系泊牵引光束发生器，供星站没有配备牵引光束设备情况下的精确近距离与靠港机动使用。

7.4 航行偏导仪 Navigational Deflector #

虽然星际间物质密度非常低，但是对航行依旧存在着明显的威胁，特别是对于以相对论速度或曲速航行的飞船来说。其中主要是微陨星颗粒，此外也包括更罕见（但更危险）的较大天体，如小行星。即便是星际介质中极端稀薄的游离氢原子，在速度足够快的时候也能产生摩擦并可能带来危险。

硬件 Hardware #

航行偏导仪系统的核心是位于 34 号甲板的三组互为冗余的大功率引力子极化源发生器。每个发生器拥有一簇 6 个 128 兆瓦引力子极化源，供应一对 550 毫科子空间场扭曲放大器。发生器产生的子空间场和极性引力子通量由一系列大功率子空间场线圈定向和聚焦。

主偏导仪变流碟天线由一个硬铀合金框架支撑着发射极阵列，阵列由一系列钼硬铀合金网格板构成，能够辐射输出通量。天线由四组高扭矩电流体作动器驱动，能够在计算机控制下沿飞船 Z 轴偏转离轴最大 7.2°。主偏导仪为相控阵体制，能够通过对发射极阵列调制产生波束相干，控制偏导波束的成型与精确指向。

子空间场线圈位于偏导仪变流碟的上级，用于将偏导波束成型为两个主要部分。其一是一系列五个嵌套的抛物面护盾，在星舰前方延伸到近 2 千米处。这些低功率场维持与飞船的相对静止，用于偏转星际介质中的游离氢原子及可能逃逸主偏导束的任何微小颗粒。第二部分是航行偏导束，同样由子空间线圈控制，是一束强大的牵引/偏转光束，在星舰前方数千公里处扫描，将可能造成碰撞风险的较大物体推开。

远程传感器 Long-Range Sensors #

由于主偏导仪产生强烈的子空间和电磁辐射，会对许多传感器的性能产生不利影响。出于这个原因，远程传感器阵列被直接设置在主偏导仪的后面，因此两个系统的主轴几乎重合。这种布局允许远程传感器直接沿着轴线「看穿」偏导场。

远程传感器阵列是航行偏导仪系统的一个关键组成部分，因为其将被用于探测和跟踪星舰航迹上的目标。前向传感器阵列也能用于提供此类信息，但探测范围较小，因此使用专门远程传感器阵列的效果更好，同时也能更好地将传感器部件分配用于科学用途。主变流碟的钼-硬铀合金网格板上开有 0.52 厘米的穿孔，从而对远程传感器电磁透明。需要注意的是，当偏导仪输出超过一定值（通常为 55%，取决于传感器分辨率模式及视场）时，某些仪器（尤其是子空间场压力和引力扭曲传感器）将无法得到有效数据（见 条目 10.2 ）。

运作考虑 Operational Considerations #

在常规脉冲速度（最高 0.25 倍光速）时，偏导仪能量输出通常保持在仅 27 兆瓦左右（瞬时峰值储备 52 兆瓦）。达到曲速 8 的速度需要额定功率的 80%，瞬时峰值达到 67.5 万兆瓦。超过曲速 8 速度需要两个发生器以同步相位工作，超过曲速 9.2 则需要全部三个发生器运行，以保持足够的功率峰值储备。当使用巴萨德采集器时，偏导仪的操作稍有复杂，因为偏导仪实际上会将采集器希望吸入的氢气推走（见 条目 5.6 ）。在这种情况下，会通过场操纵在偏导护盾上产生小「洞」，让稀薄的星际游离氢能被引导到磁场中。

碟部偏导仪 Saucer Deflector #

当星舰以分离状态飞行时，显然主偏导仪会跟着轮机舰体一起分离。在这种情况下，碟部配有四个定焦航行偏导仪以备使用。这些中等功率装置也可以在正常情况下作为主偏导仪的备份。其位置在碟部前缘下侧，恰好位于艏部下侧传送器发射极阵列前方。

7.5 牵引光束 Tractor Beams #

星际舰队的任务有时会需要直接操纵靠近星舰的相对较大尺寸物体，可能包括拖曳另一艘飞船、改变某些小天体的速度或轨迹，或是试图将一些仪器保持在与飞船固定的相对位置上等。执行此类任务通常需要使用牵引光束进行远程操作。

牵引光束发射器使用叠加在一起的子空间/引力子能量束，使其干涉图样聚焦在一个远距离目标上，从而在目标上施加显著的空间压力。通过控制焦点和干涉模式，可以将物体拉向星舰，或反之推开。

发射器 Emitters #

牵引光束发射极位于船体外部的关键位置，允许操作几乎任意相对方位的物体。其中的关键部分是两个主牵引光束发射器，分别位于沿着工程舰体龙骨的艏艉部；此外还有第三个发射器，位于碟身连接颈的前方。额外的发射极位于每个穿梭机库附近，用于引导穿梭机着舰。系泊牵引光束发射极位于 RCS 推力器单元上，用于靠港对接时的精确控制和系泊作业。

主牵引光束发射器主要由两个可变相位 16 兆瓦引力子极化源构成，每个供应两个 450 毫科子空间场放大器。作为精确干涉图样控制的要求，相位精度被控制在 2.7 角秒/毫秒之内。次级牵引光束发射极的性能相对低些。主牵引光束发射器直接安装于船身框架的主要结构件上，这是因为牵引光束的使用会产生显著的机械应力和潜在的惯性势不平衡。牵引光束发射器由钼护套波导管连接到 SIF 场网络中，以提供额外的结构加强并吸收其使用时产生的惯性势。

有效牵引范围随载荷质量和所需 △v 值而变。假设需 5 米/秒的 △v ，则主牵引光束发射器可在不超过 1 千米的距离内拖曳 750 万吨的载荷；相反，同样的 △v 则可以被赋予给 2 万千米外的一个约 1 吨质量的载荷。

7.6 复制机系统 Replicator Systems #

基于传送机所衍生出的分子合成技术的最新进展产生了许多重要的衍生技术，其中最重要的是基于传送机的复制机装置。这些设备允许以相对较低的能量成本和惊人的高保真度复制几乎任何无生命物体。

进取号上有两个主要的复制机系统：食物合成器和硬件复制机。由于需要精确还原食品的化学成分，食物合成器被优化以获得更高的分辨率。另一方面，硬件复制机则通常被调到较低的分辨率，以获得更高的能量利用效率和更低的内存空间要求。许多经过特殊改造的食物复制终端被用于医务室和各种科学实验室，以用于合成某些特殊药物和科学器材。

复制机系统的前端位于碟部的甲板 12 和工程舰体的甲板 34 上，通过一套相转换线圈室来运行。在这个线圈室内，测定数量的原材料以类似标准传送机的形式被能量化。与传送机使用分子成像扫描仪来确定被能量化物体的结构模式相反，一个量子几何变换矩阵场会将物质流修改到符合所存储的分子模式矩阵形态，然后通过波导管网络路由并被引导到复制机终端。在终端机上，所需要的物品会在另一个相转换室中被物质化。

为了最大限度地降低复制机的能源需求，食物复制机的原料以灭菌有机颗粒悬浮液的形式储存，这一配方被复制为大多数成品食品在统计学上所需的量子操作最少（见 条目 13.5 ）。

复制还是仓储 Replication Versus Storage #

复制机的使用极大降低了携带和储存食物与零备件的需求。在这一情况下，限制因素将是分子合成的能量成本和在舰上存储物品的成本究竟谁更具优势。就食物而言，在太空环境中保存大量易腐物资的成本高昂得令人望而却步，如果考虑到食品制备成本就更令人无法接受了。在这一情况下，分子合成的能量成本是合理的，尤其是当考虑到绝大部分有机材料都可以通过这种形式被回收再循环而带来的巨大质量节省时。

而另一方面，某些类型的常用零备件和消耗补给品采用复制则并不经济。在这种情况下，物品的需求量过大，因此储存大量成品会比储存原材料并按需复制合成成品更加经济。此外，在紧急情况下复制机系统的能源可能被严重限制或是不可用，此时采用仓储方式仍可确保有大量的关键备件和消耗品供随时取用。

复制机的局限 Replication Limits #

所有复制机的主要局限是其可存储的分子矩阵模式的分辨率。传送机会以适配生物的量子级别分辨率重建物体，且是实时运作的；而复制机则以更简单的分子级分辨率储存和重建物体，而这显然不适合生物。

即使是最简单的物体，记录其详细结构也需要大量的计算机内存，因此显然不可能事无巨细地单独记录下每个原子分子的排列模式。通过数据压缩和平均技术，在分子模式下所需的内存空间存储量被足足压缩到了原来的十亿分之一。由此可能产生的单个分子模式的不准确并不会显著影响大部分复制对象的质量，但也就排除了使用复制机重新创建一个生物对象的可能性。单个分子模式的错误可能对有活性的 DNA 分子和神经活动产生严重的有害影响，类似于辐射损伤。

这些数据本身受到极大的精度限制。记录或存储量子状态信息是不可能的，布朗运动模式也不能被准确地重建——这样会导致所需的内存空间又涨回去十亿倍。这意味着，即使精确地将每个分子的每个原子都复制下来，精确地重新创造出对应的电子壳层活动模式或决定意识和思想的生化动力学的原子运动也是不可能实现的。