Bitte deaktivieren Sie Ihren Ad-Blocker

Für die Finanzierung unseres journalistischen Angebots sind wir auf die Anzeigen unserer Werbepartner angewiesen.

Klicken Sie oben rechts in Ihren Browser auf den Button Ihres Ad-Blockers und deaktivieren Sie die Werbeblockierung für FR.de. Danach lesen Sie FR.de gratis mit Werbung.

Lesen Sie wie gewohnt mit aktiviertem Ad-Blocker auf FR.de
  • Zum Start nur 0,99€ monatlich
  • Zugang zu allen Berichten und Artikeln
  • Ihr Beitrag für unabhängigen Journalismus
  • Jederzeit kündbar

Sie haben das Produkt bereits gekauft und sehen dieses Banner trotzdem? Bitte aktualisieren Sie die Seite oder loggen sich aus und wieder ein.

Gleiter zum Mieten: Den ersten Wave-Glider entwickelte der Erfinder Roger Hine im Auftrag der Jupiter Research Foundation, um Buckelwale vor Hawaii mit Unterwassermikrofonen zu belauschen.
+
Gleiter zum Mieten: Den ersten Wave-Glider entwickelte der Erfinder Roger Hine im Auftrag der Jupiter Research Foundation, um Buckelwale vor Hawaii mit Unterwassermikrofonen zu belauschen.

Meeresforschung

Roboter mit Wellenantrieb

Schwimmende Forschungsplattformen überqueren unbemannt den Pazifik und schicken dabei Daten aus dem Meer.

Von Lucian Haas

Es liegt nicht nur an der schieren Ausdehnung und Tiefe, dass die Weltmeere noch immer in großen Teilen unerforscht sind. Häufig mangelt es an passender Technik, um mitten im Ozean gezielt und über längere Zeit hinweg Messdaten zu erheben. Aber es gibt neue Ideen und Lösungen: Die kalifornische Firma Liquid Robotics entwickelt schwimmende Roboter, die monatelang als automatisierte Forschungsplattformen auf hoher See navigieren können. Ihr Antrieb beruht allein auf Wellenkraft.

Derzeit sind gleich vier der sogenannten Wave-Glider dabei, erstmals den gesamten Pazifik zu überqueren. In der bemannten Seefahrt gehört das Kreuzen von Ozeanen zum Alltag. Doch für Meeresroboter wäre diese Strecke ein neuer Rekord. „Es ist die längste Reise über einen Ozean, die ein robotisches Fahrzeug jemals in Angriff genommen hat“, sagt Graham Hine, der bei Liquid Robotics das ambitionierte Pazifik-Projekt leitet.

Die Roboter bewegen sich nur langsam vorwärts. „Die Wave-Glider schwimmen mit ein bis zwei Knoten, also rund einen halben bis einen Meter pro Sekunde. Das entspricht einem angenehmen Spaziergang, allerdings ohne Pause Tag und Nacht“, sagt Hine. Dafür benötigen die Gleiter nicht einmal eigene Energie. Für den Vortrieb nutzen sie allein die Kraft der Wellen.

Damit das gelingt, haben die Wave-Glider ein ungewöhnliches Design: Auf dem Wasser schwimmt ein Floß, geformt wie ein Surfbrett, rund zwei Meter lang und 60 Zentimeter breit. Ein Großteil der Oberfläche ist mit Solarzellen bestückt. Sie liefern nur den Strom, um Messinstrumente, Satellitenfunk und ein GPS-Navigationsgerät zu betreiben. Die eigentliche Antriebseinheit, der sogenannte Gleiter, hängt an einem stabilen Band sieben Meter unter dem Floß versunken im Wasser.

Die Starthupe für die große Überfahrt des Roboter-Quartetts ertönte am 17. Dezember 2011 vor der Küste Kaliforniens. Die geplante Route führt erst einmal nach Hawaii. Von dort geht es weiter – in zwei Paare aufgeteilt – einmal nach Japan und einmal nach Australien.

Hai greift Kabel an

Kürzlich erreichten alle vier Wave-Glider die Zwischenstation Hawaii, zwei davon allerdings leicht angeschlagen. Einer war offenbar kurz vor Erreichen der Inseln von einem Hai angegriffen worden, der mit seinen scharfen Zähnen ein Steuerungskabel verletzte. Der Gleiter konnte seinen Kurs nicht mehr halten. Der zweite hatte Empfangsprobleme mit einem Funkmodem, über das er Routenvorgaben von einer zentralen Leitstelle erhält. Auch er wurde von der Strömung abgetrieben.

Die Mannschaft von Liquid Robotics, die auf Hawaii ein Testlabor unterhält, sammelte alle Gleiter mit einem Boot ein, um sie zu warten. Bald schon sollen sie an gleicher Stelle wieder im Wasser ausgesetzt werden, um den zweiten Teil der Überfahrt in Angriff zu nehmen.

Der Gleiter ist ein 90 Kilogramm schwerer Metallrahmen mit sechs beweglichen Flügeln. Hebt eine Welle das Floß, zieht es die versunkene Antriebseinheit mit nach oben. Dabei stellen sich deren Flügel leicht schräg, und zwar so, dass der Gleiter beim Aufsteigen ein bisschen nach vorne geschoben wird. Beim Absinken ins Wellental kippen die Flügel in die andere Richtung und setzen das Abtauchen ebenso in eine Vorwärtsbewegung um. Mit jedem Auf und Ab zieht der Gleiter das Floß ein bisschen weiter über das Meer.

Die Länge der Verbindungsleine zwischen Floß und Antrieb ist mit sieben Metern so gewählt, dass bei einer typischen Hochsee-Dünung mit zwei bis drei Meter Wellenhöhe die Energieausbeute am größten ist. Dank des Wellenantriebs kann ein Wave-Glider monatelang auf See bleiben und dabei sogar einem vorgegebenen Kurs folgen. „Wir geben dem Wave-Glider über Satellitenfunk nur Zielkoordinaten als Längen- und Breitengrad vor“, sagt Graham Hine. Der Roboter checkt dann anhand aktueller GPS-Daten regelmäßig wo er sich befindet. Mit Blick auf einen bordeigenen Kompass verstellt er sein Steuerruder so, dass der Unterwasserantrieb in die gewünschte Richtung zeigt. So schwimmt er dann mitsamt dem tragenden Floß autonom zum Ziel.

Jeder Wave-Glider kann mit unterschiedlichen Messinstrumenten bestückt werden. Bei der Pazifik-Überfahrt messen die Roboter regelmäßig Wellenhöhe, Wassertemperatur, Salzgehalt, Windgeschwindigkeit, Luftdruck sowie den Chlorophyllgehalt des Wassers als Hinweis auf Algenblüten. Die Daten sind im Internet frei zugänglich.

Liquid Robotics hat sogar einen Wettbewerb ausgerufen. Wissenschaftler können Vorschläge einreichen, welche Studien sie auf Basis dieser Daten durchführen würden. Der Sieger mit der interessantesten Idee bekommt 50?000 Dollar sowie sechs Monate lang einen Wave-Glider für ein eigenes Meeresforschungsprojekt kostenlos zur Verfügung gestellt. Normalerweise kostet der Einsatz eines schwimmenden Roboters rund 1?200 Euro am Tag.

Mit der spektakulären Pazifik-Überquerung will Liquid Robotics die Wave-Glider als neue, autonome Forschungsplattform bei Meereswissenschaftlern bekannter machen. Bisher haben vor allem Erdölfirmen wie BP die Vorzüge dieser Technik für sich entdeckt.

Seit der Explosion der Förderplattform Deepwater Horizon im Mai 2010 vor der US-Küste kreuzen ständig mehrere Wave-Glider die Gewässer des Golfs von Mexiko, um Daten über das Auftreten und den Abbau von Ölteppichen an der Meeresoberfläche zu liefern. Gegenüber den Betriebskosten großer Forschungsschiffe ist der Einsatz der Roboter für solche Messkampagnen geradezu ein Schnäppchen. Liquid Robotics sieht hier ein lukratives Geschäftsfeld (siehe Kasten).

Seaglider tauchen ab

Die Wave Glider sind nicht die ersten Meeresroboter, die sich ohne Motor fortbewegen können. Bisher liefern vor allem sogenannte Drift-Bojen Messdaten aus den Weiten der Ozeane. Allerdings sind sie nicht steuerbar, sondern werden einfach von den Meeresströmungen weitergetragen. „So etwas wie die Wave-Glider als autonome Messplattform hat es bisher nicht gegeben“, sagt Gereon Budeus, Ozeanograph am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven.

Für seine eigene Forschungsarbeit in den polaren Regionen hält Budeus die Wave-Glider allerdings für ungeeignet. „Weil sie ständig an der Meeresoberfläche sind, kommen sie bei der Eisbedeckung des Polarmeers nicht weiter“, sagt er.

Budeus setzt für seine Messungen unter dem Eis eine andere Form von steuerbaren Messsonden ein: die Seaglider. Sie haben die Form eines Torpedos mit Flügeln und können bis zu 1?000 Meter tief tauchen. Beim Ab- und Auftauchen folgen sie einem schrägen Gleitpfad. So kommen sie auch ohne Motor langsam voran.

Seaglider sind wie Segelflugzeuge, nur unter Wasser“, sagt Budeus. Seaglider eignen sich ebenfalls für lange Strecken. 2009 schaffte die beflügelte US-Sonde „Scarlett Knight“ als erstes unbemanntes Unterwasserfahrzeug die Überquerung des Atlantiks. 221 Tage brauchte sie für die 7?400 Kilometer von der Ostküste der USA bis nach Spanien. Heute ist sie in Washington ausgestellt.

Ob auch den Wave-Glidern nach erfolgreicher Pazifiküberquerung eine solche Ehre zuteilwerden wird? Ihre Tour ist mit insgesamt knapp 17?000 Kilometern immerhin mehr als doppelt so lang.

Das könnte Sie auch interessieren

Kommentare