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Einer Spinne auf die Beine geschaut

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Professor Rechenberg ist Inhaber des Lehrstuhls "Bionik und Evolutionstechnik" an der Technischen Universität Berlin.
Professor Rechenberg ist Inhaber des Lehrstuhls "Bionik und Evolutionstechnik" an der Technischen Universität Berlin. © Technische Universität Berlin

Professor Ingo Rechenberg träumt von fensterputzenden Roboter-Schnecken und hält sprengstoffschnüffelnde Miniflieger bald für einsatzfähig.

Professor Ingo Rechenberg sorgte 2008 für Aufsehen, weil er eine bislang unbekannte rollende Spinne entdeckt hatte. Am 20. November feierte der Ingenieur und Bioniker der TU Berlin seinen 75. Geburtstag - ein Gespräch über den Einfallsreichtum der Natur und daraus erwachsende Chancen für die Menschheit.

Herr Professor Rechenberg, was kann man sich unter dem nicht gerade alltäglichen Begriff Bionik vorstellen?

Bioniker schauen der Natur auf die Finger, die Jahrmillionen an Lebewesen gearbeitet und die ausgefeiltesten Optimierungsergebnisse hervorgebracht hat. Die Lösungen der biologischen Evolution werden studiert - nicht aus Sicht eines Biologen, sondern eines Ingenieurs. Die entdeckten Lösungsmodelle versuchen wir technisch umzusetzen und weiter zu optimieren.

Wie hat Bionik unseren Alltag verändert?

Zum Beispiel durch das Flugzeug. Vor der Realisierung erforschte Otto Lilienthal zehn Jahre den Vogelflug und bildete Vogelprofile nach.

Wie kamen Sie persönlich zur Bionik?

Mit 13 begann ich mit Modellflug und baute kleine Flugzeuge. 1954 wurde ich Weltmeister in der Mannschaft und Vizeweltmeister in der Einzelwertung - nachdem ich mich mit dem Vogelflug beschäftigt hatte. Ich wusste früh, dass ich Flugzeugbau studieren und mich weiterhin mit dem Studium biologischer Vorbilder befassen werde.

1966 drohte ihrer Universitärtskarriere ein jähes Ende. Was war passiert?

Ich arbeitete in der Strömungstechnik. Zugleich hatte mich eine Sciencefiction-Geschichte auf eine verrückte Idee gebracht: So wie der Held der Geschichte, Ingenieur Cookling, auf einer Insel mit mechanischen Krebsen experimentiert und eine Evolution zustande bringt, wollte ich einen Flugzeugflügel im Windkanal durch künstliche Evolution verbessern. Ich war ganz schön eingebildet, wollte partout nichts anderes machen - und wurde entlassen.

Sie waren fünf Jahre erwerbslos, arbeiteten aber weiter an Ihrer Evolutionsstrategie. Obwohl sich meine Eltern sorgten. Mit Hilfe zweier Professoren stellte ich Anträge an die Deutsche Forschungsgemeinschaft, ohne Erfolg. Da schrieb ein Freund von mir einen Brief an den damaligen Bundesminister für Forschung Gerhard Stoltenberg. Dann ging alles ganz schnell. Das Forschungsvorhaben wurde genehmigt, ich promovierte, habilitierte und bekam 1972 den Lehrstuhl für das neue Fach "Bionik und Evolutionstechnik" an der TU Berlin, der eigens für mich eingerichtet wurde. Rückblickend war es richtig, mein Ziel unbeirrt zu verfolgen.

Was ist heutzutage Ihr wichtigstes Forschungsfeld?

Unter anderem die Strömungstechnik in der Natur, wie die Flügelspreizung von Raubvögeln. Am Ende eines Flugzeug-Tragflügels bilden sich stets zwei dicke Wirbelzöpfe. Der Vogel spaltet mit dem schräg aufgespreizten Flügelende einen Wirbel in fünf bis sechs kleine auf, was viel mehr Energie spart. Moderne Flugzeuge haben schon mindestens ein "Winglet", eine Art Ohr am Tragflügel.

Ein weiteres Gebiet: Oberflächen in der Natur, wie der Sandfisch, eine Sahara-Echse, die sich auf der Flucht vor Raubvögeln schwimmend unter dem Sand bewegt.Im Test ließen wir einen Sandstrahl über das Tier und über eine Stahlplatte gleicher Neigung rieseln. Das ging beim Sandfisch schneller, da seine feinen Querrillen auf den Schuppen die Reibung minimieren. Das kann für die Industrie interessant sein: Vier Prozent des deutschen Bruttosozialprodukts gehen durch Reibung und Verschleiß verloren.

2008 entdeckten Sie in der marokkanischen Wüste eine bislang unbekannte Spinne. Was macht sie besonders?

Sie rollt mit aktivem Beinantrieb und die rollende Bewegung wird in der Bionik viel diskutiert. Ihre Fortbewegungsart könnte für ein Marsmobil nützlich sein, das dann rollen und krabbeln kann. Meine jüngsten Messungen ergaben, dass die Spinnen beim Rollen mit zwei Metern pro Sekunde doppelt so schnell sind wie beim Laufen. Nun habe ich entdeckt: Sie rollen nicht nur in der Ebene, sondern auch bergauf.

Sie waren aber nicht in der Sahara, um Spinnen zu suchen?

Nein. Ich forsche dort schon seit 1982, weil Lebewesen in Extremgebieten besonders effizient mit Energie umgehen. Unser aktuelles Wüsten-Projekt: die Konstruktion einer Wasserpumpe nach dem Vorbild der Wüstenpflanze Astragalus trigonus. Damit ihre Blätter mittags nicht heiß werden, kühlt sie sich durch verdunstendes Wasser, das sie aus der Restfeuchte des Bodens saugt. Ich habe das Prinzip erfolgreich mit einer Transpirations-Wasserpumpe nachgeahmt. Damit könnte man täglich bis zu 15 Liter Trinkwasser pro Quadratmeter nachgebildetem Pflanzenblatt gewinnen.

In Ihrer Vorlesung "Eine bionische Welt im Jahr 2099" stellen Sie zahlreiche technische Visionen vor.

Eine meiner Ideen ist, dass man Maschinenteile nicht mehr aus Metallklötzen herausfräst, sondern in Nährstofflösungen wachsen oder schrumpfen lässt - eine gute Methode, um Nanomaschinen herzustellen. Man kann ja auch Pflanzen und Tiere durch Hormone zu Riesen- oder Zwergwachstum veranlassen. Oder wir könnten Roboter-Schnecken in Centgröße zum Fensterputzen einsetzen, die solarbetrieben auf- und abwandern.

Eine Art Robotertiere haben Sie mit fernsteuerbaren Mini-Fliegern nach dem Vorbild von Fluginsekten entwickelt - Mikro-Air-Vehikel, abgekürzt MAV. Gibt es Anwendungen dafür?

Derzeit habe ich mit 8,3 Zentimeter Flügelspannweite das kleinste MAV der Welt, das kontrolliert fliegen und sich drehen kann. Man könnte MAVs mit Sprengstoffschnüfflern ausrüsten, um Terroranschläge zu verhindern. In Amerika wird bereits an "künstlichen Nasen" geforscht.

Glauben Sie, Ihre bionischen Visionen werden in absehbarer Zeit verwirklicht?

Ich denke schon. Die Natur bringt Dinge hervor, von denen Ingenieure nur träumen können. Mir geht es darum, Potenziale aufzuzeigen. Bioniker schaffen umweltfreundlichere Systeme als herkömmliche Ingenieure, da sie sich an Vorbildern aus der Evolution orientieren. Beispiel Abfallbeseitigung: Wir könnten versuchen, unsere aus zahllosen Materialien bestehenden Alltagsgegenstände aus möglichst wenigen Bausteinen zusammenzusetzen, angelehnt an die Natur. Dort ist Recycling einfach, weil alles - Augenlinse, Nervenzelle oder Spinnfaden - aus 20 Aminosäuren zusammengebaut ist.

Ein Rückblick auf Ihre Karriere: Welches Fazit ziehen Sie für sich?

Als Kind besuchte ich Vorträge des Afrika-Forschers Hans Schomburgk, der immer präparierte Tiere mitbrachte, darunter eine Schlange mit zwei Köpfen. Ab da hatte ich den Wunsch, selbst Expeditionen zu machen und Forscher zu werden. Mit der Bionik ist dieser Lebenstraum in Erfüllung gegangen.

Interview: Dagmar Pohland

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