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Le prime navi stellari, anche se dotate di un'autonomia di circa 5 anni, dovevano comunque sostare durante i loro viaggi in varie stazioni per rifornirsi di cibo e di parti di ricambio. Grazie al replicatore però tutto ciò non è più necessario; il replicatore, infatti, permette di ricreare qualsiasi varietà di cibo o di oggetto inanimato con il solo limite del software e della complessità dell'oggetto richiesto.

Apparecchiature tipiche

• Bobine di transizione di fase (lo stesso modello utilizzato per il teletrasporto) consolidano o smorzano le energie di legame delle particelle subatomiche.

• Camera di materializzazione: area protetta di dimensioni variabili da 30 x 25 x 25 cm a 50 x 40 x 30 cm. Le pareti contengono emettitori di campi di forza in grado di contenere il flusso di materia durante la materializzazione ed evitare dispersione di energia.

• Analizzatori: usati quando viene inserito un nuovo oggetto da analizzare che non esiste nel database del replicatore. L'analizzatore crea una matrice spaziale dell'oggetto senza danneggiarlo. Non è necessaria alcuna analisi per riciclare un prodotto e trasformarlo in materia grezza riutilizzabile.

• Processore: è il cuore di un replicatore, controlla ogni fase del processo di replicazione o riciclo e ogni sottosistema o componente. Normalmente è singolo e sulle navi e sulle basi stellari è collegato alla banca dati del computer centrale. Memorizza qualunque procedura, sia di replicazione sia di riciclo, per un periodo di tempo variabile.

• Schemi di memoria: i chip isolineari o le gelatine bio-neurali del replicatore centrale o della singola unità contengono le informazioni necessarie a replicare un gran numero di cibi o oggetti. Questi dati consistono nella struttura molecolare della materia che li compone e nelle istruzioni necessarie a replicare al meglio quel determinato prodotto. A differenza delle memorie di transito o delle memorie centrali dei sistemi di teletrasporto, la risoluzione si ferma a livello molecolare e non definisce con precisione lo stato quantico di ogni singolo atomo. Questo comporta una quantità enorme di minuscole differenze e incongruenze nell'oggetto replicato, che non sono però percepibili attraverso i sensi. Questa limitazione tuttavia rende assolutamente impossibile replicare esseri viventi, anche semplicissimi, come i virus.

• Contenitori di stoccaggio della materia grezza: di norma collocati sia nella sezione a disco sia in quella motori. Altri replicatori alloggiano i contenitori nella parte posteriore dell'impianto. Contengono materia grezza, che può venire facilmente trasformata in cibo o oggetti. Di norma, la materia è di due tipi: organica per replicare il cibo e inorganica per tutto il resto, la qual cosa permette un notevole risparmio di energia. Come materia grezza vengono utilizzati anche i rifiuti della nave opportunamente riciclati. Su una nave di classe Galaxy la percentuale di materia riciclata arriva all'82%.

• Fonte di energia: nelle navi è lo stesso nucleo di curvatura; ogni unità è connessa ad una rete di energia specifica che alimenta tutti i replicatori. L'energia viene trasportata sotto forma di impulsi attraverso i sistemi EPS che alimentano ogni altro sistema.

• Matrice di trasformazione quantico-geometrica: modifica la struttura del flusso di materia base per comporre atomi e molecole, organiche e non e disporle nella posizione desiderata. Per quanto riguarda la materia organica, le strutture cellulari sono riprodotte per intero; tuttavia i vari organuli cellulari (mitocondri, cloroplasti, ecc..) non sono completi e non posseggono la loro funzionalità originale. All'interno del nucleo, il materiale genetico non è organizzato a formare catene di DNA. Questo spiega come mai i replicatori non possano produrre nulla di vivo.

Funzionamento
Il replicatore di materia a matrice molecolare rappresenta essenzialmente un'evoluzione della tecnologia di teletrasporto. Le differenze con il teletrasporto consistono nel fatto che, mentre quest’ultimo si limita a trasferire oggetti e persone da un punto all'altro, il replicatore consente di modellare la materia a livello molecolare e di ricreare qualunque tipo di oggetto o cibo, a partire da materia grezza di base, inerte e facilmente immagazzinabile.
La matrice spaziale dell'oggetto deve per forza essere già presente nel database del replicatore, altrimenti bisogna fornire un esempio al sistema. Da notare che la materia di partenza non deve essere necessariamente dello stesso tipo richiesto: è compito del replicatore posizionare le particelle in modo da creare le sostanze richieste.
Esiste una variante, denominata replicatore industriale, che permette di produrre oggetti di grosse dimensioni. I replicatori industriali necessitano, ovviamente, di una grande quantità di energia.