Die kürzlich erzielten Fortschritte im Bereich der auf der Transporter-Technologie basierenden Molekularsynthese spiegeln sich in zahlreichen Ableger-Technologien wider. Die bedeutendsten unter ihnen sind die von den Transportern abgeleiteten Replikatoren. Diese Geräte erlauben die Replikation nahezu jedes leblosen Objekts mit erstaunlicher Originaltreue bei relativ geringen Energiekosten.

An Bord der der Galaxy-Klasse gibt es zwei Hauptreplikatorsysteme - die Nahrungs-Synthetisierer und die Hardware-Replikatoren. Die Nahrungsreplikatoren sind für eine höhere Auflösung optimiert, da dies für die exakte Replikation chemischer Zusammensetzungen unbedingt notwendig ist. Die Hardware-Replikatoren sind auf Grund geringerer Speichermatrix-Anforderungen auf eine niedrigere Auflösung eingestellt, um somit geringeren Energieverbrauch zu gewährleisten. Einige speziell modifizierte Nahrungsreplikatoren stehen der Krankenstation und verschiedenen wissenschaftlichen Labors zur Synthese bestimmter Arzneimittel und anderer wissenschaftlicher Substanzen zur Verfügung.

Die Hauptsysteme dieser Replikatoren befinden sich auf Deck 12 der Untertassensektion und auf Deck 34 der Maschinensektion. Diese Systeme werden mittels einer PU-Spulenkammer betrieben, in der eine genau abgemessene Menge Rohmaterials in einer Art dematerialisiert wird, die der Technik eines Standard-Transporters ähnelt. Anstatt jedoch einen Molekularbild-Scanner zur Bestimmung der Muster des Rohstoffes zu verwenden, wird ein Quantengeometrie-Umwandlungsmatrixfeld eingesetzt, um den Materiestrom der digital gespeicherten Mustermatrix anzugleichen. Der Materiestrom wird dann durch ein Netz von Wellenleitern zu einem bestimmten Replikator-Terminal geführt, wo der gewünschte Gegenstand sich in einer anderen PU-Kammer materialisiert.

Um die Energieanforderungen des Replikators zu minimieren, werden die Rohstoffe für die Nahrungsreplikatoren in Form von steriler organischer Teilchensuspension gelagert, die so zusammengestellt wurde, daß sie statistisch gesehen das geringste Maß an Quantenmanipulation zur Replikation der meisten gängigen Speisen benötigt.

REPLIKATION IM VERGLEICH ZU LAGERUNG
Die Verwendung von Replikatoren hat die Notwendigkeit des Transports und der Lagerung von Nahrungsmitteln und Ersatzteilen drastisch reduziert. Die Beschränkung liegt in den Energiekosten molekularer Synthese gegenüber den Transportkosten eines Objekts an Bord des Schiffes. Im Falle von Nahrungsmitteln werden die Kosten für die Lagerhaltung verderblicher Güter nahezu unerschwinglich, vor allem, wenn man die Kosten für die aufwendige Zubereitung mit einbezieht. Hier ist der Energieaufwand für die molekulare Synthese gerechtfertigt, wenn man insbesondere bedenkt, wieviel Stauraum durch die weitreichende Wiederverwertung organischen Materials eingespart wird.

Andererseits ist bei bestimmten, häufig verwendeten Ersatzteilen und Waren eine Replikation nicht rentabel. Dabei handelt es sich um Objekte, die in solchem Umfang benutzt werden, daß es ökonomischer ist, die fertigen Produkte einzulagern und mitzuführen, als Energie für den Transport der Rohstoffe und die Replikation der Teile zu verschwenden. Darüber hinaus werden größere Mengen wichtiger Ersatzteile und Verbrauchsgüter für den möglichen Gebrauch während einer Alarmsituation gelagert, während der die Energiezufuhr für die Replikatoren möglicherweise eingeschränkt oder ganz eingestellt wird.

GRENZEN DER REPLIKATION
Die wesentliche Beschränkung der auf Transportern basierenden Replikatoren ist die Auflösung, in der die Molekularmatrix-Muster abgespeichert werden. Während Transporter (die in Echtzeit arbeiten) Objekte mit einer für Lebensformen geeigneten Auflösung auf Quantenebene materialisieren, speichern und materialisieren Replikatoren Objekte in der weitaus einfacheren, niedrigen Auflösung auf Molekularebene, welche für Lebensformen gänzlich ungeeignet ist.

Auf Grund der gewaltigen Menge an Computerspeicher, die benötigt wird, um auch das einfachste Objekt zu speichern, ist es unmöglich, jedes einzelne Molekül aufzuzeichnen. Statt dessen werden effektive Datenkompressionen und Annäherungstechniken verwendet. Solche Techniken senken den Speicherverbrauch für Molekularmuster um Faktoren, die annähernd bei 2,7 x 109 liegen. Die sich daraus ergebenden Ungenauigkeiten im Einzelbitbereich haben zwar keinen bedeutenden Einfluß auf die Qualität der meisten erzeugten Objekte, schließen jedoch Replikatoren zur Wiedererschaffung lebender Wesen aus. Einzelbitfehler im Molekularbereich könnten extrem schädliche Auswirkungen auf lebende DNS-Moleküle und neurale Vorgänge haben. Die kumulativen Effekte ähneln dabei stark den bei Strahlungsschäden auftretenden Symptomen.

Die Daten selbst sind Bestandteil wesentlicher Genauigkeitsgrenzen. Es ist weder möglich, die Zustandsinformationen von Quantenelektronen aufzuzeichnen oder zu speichern, noch können Daten der Brownschen Bewegung exakt wiedererstellt werden. Dies würde eine milliardenfache Erhöhung der Muster-Speicherkapazität erforderlich machen. Das bedeutet, daß, selbst wenn jedes Atom eines jeden Moleküls reproduziert würde, es keinesfalls möglich wäre, die Bewegungsmuster der Elektronenschale oder die atomaren Bewegungen, welche die Dynamik der biochemischen Aktivitäten des Bewußtseins und des Denkens festlegen, exakt wiederzuerstellen.

NAHRUNGSREPLIKATIONS-SYSTEME

Die Nahrungsversorgung an Bord wird durch ein molekulares Replikationssystem gewährleistet, das aus einer Auswahl von mehreren tausend Speisen unverzüglich eine beliebige herstellen kann. Dieses System basiert auf der in der Transporter-Technologie verwendeten Materiereplikation und ist in der Lage, fast 4.500 im Computer gespeicherte Arten von Nahrung zu produzieren.

Das Herzstück dieses Nahrungsreplikations-Systems sind zwei installierte Molekularmatrix-Materiereplikatoren. Diese Geräte dematerialisieren eine abgemessene Menge an Rohstoffen, ähnlich der Arbeitsweise eines Transporters. Im Gegensatz zu einem Transporter werden jedoch keine Molekularbild-Scanner zur Erstellung analoger Musterdaten des Originals eingesetzt. Statt dessen wird ein hochentwickeltes Quantengeometrie-Umwandlungsmatrixfeld verwendet, um den Materiefluß so zu verändern, daß er einer digital abgespeicherten Molekularmuster-Matrix gleicht.

Der Materiefluß wird dann durch ein Netz von Wellenleitern zu einem der vielen hundert Replikatorterminals geführt, die im ganzen Schiff verteilt sind. Solche Terminals befinden sich in fast allen Quartieren sowie in diversen Gemeinschaftsräumen und Speisesälen. Die Molekularmustermatrix kontrolliert dabei den Prozeß der Rematerialisation am Replikator, so daß das Endprodukt eine nahezu identische Kopie der Originalspeise ist.

Das Nahrungs-Rohmaterial ist eine organisch detaillierte Suspension, eine Kombination langkettiger Moleküle, die auf den minimalen Energieaufwand bei der Replikation abgestimmt sind. Dematerialisiert benötigt der sich ergebende Materiestrom unter Einsatz einer geringfügig veränderten PU-Spulenkammer statistisch gesehen die geringste Quantenumwandlungs-Manipulation, um die meisten gängigen Speisen zu replizieren. Diese Verwandlung von Materie ist ein modernes wissenschaftliches Wunder, doch die Verwendung dieser Rohstoffe hält die Energiekosten in einem vernünftigen Rahmen.

Obwohl die Vorräte an Rohstoffen auf Sternenbasen aufgestockt werden, können durch osmotische und elektrolytische Zerlegung des Abwassers bis zu 82% der Rohmaterialien zurückgewonnen und der Wiederverwertung zugeführt werden. In einer Mangelsituation könnten Nahrungsrohstoffe aus Basisrohstoffen und Abfällen repliziert werden. Da dies jedoch einen erheblich höheren Energieverbrauch zur Folge hat, wird diese Methode im Normalfall vermieden.

Zwar ist der Einsatz dieses Systems durch die benötigte Hardware und den hohen Energieaufwand relativ kostenintensiv, jedoch immer noch wesentlich günstiger als die konventionelle Methode der Lagerung und Zubereitung von Speisen. Die älteren Techniken setzten die Lagerung (entweder gefroren oder in Stase) einer Vielzahl von Nahrungsmitteln voraus. Die Gesamtmasse der eingelagerten Nahrungsmittel müßte zwanzigmal so groß sein, um nur ein Zehntel der vom Replikator angebotenen Speisen herstellen zu können. Da die Nahrung in Form einzelner, gleicher Grundsubstanzen gelagert wird, wird nur wenig Stauraum benötigt, um eine große Bandbreite an Speisen anbieten zu können. Die ausgiebige Wiederverwertung der Nahrungsmittel ermöglicht dabei weitere Gewichtseinsparungen bei ausgedehnten Reisen. Darüber hinaus erhöhten sich, selbst bei automatisierter Zubereitung, die Kosten bei der traditionellen Herstellung von Speisen durch den erforderlichen Personalaufwand.

Wie alle auf der Transporter-Technologie basierenden Replikationssysteme arbeiten auch die Nahrungsreplikatoren mit molekularer Auflösung. Deshalb ergibt sich eine erhebliche Anzahl an Einzelbit-Fehlern in dem durch Replikation entstandenen Material. Diese Fehler haben zwar nahrungsmitteltechnisch keinerlei Auswirkungen (obwohl manche Personen behaupten, sie könnten Unterschiede zwischen bestimmten Speisen schmecken), aber bestimmte Arten altarianischer Gewürze können durch diesen Vorgang leicht toxisch wirken, so daß ihr Einsatz in replizierten Gerichten vermieden wird.