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Elektronische Welten / Archiv | Beitrag vom 10.01.2013

Tauchtraining auf dem Trockenen

Bremer Forscher entwickeln Simulator für Tiefsee-Roboter

Von Christoph Kersting

Ferngesteuerte Tauchroboter liefern wertvolle Erkenntnisse über Tiefseeregionen. Doch die Technik ist teuer und die Zeit während der aufwendigen Forschungsreisen per Schiff knapp. Um schon im Vorfeld das Navigieren der Roboter zu trainieren, haben Bremer Forscher den weltweit ersten Tiefsee-Tauchsimulator entwickelt.

"Es ist ein Victor 6000, ein Remotely Operated Vehicle, kurz ROV", erklärte Alban. "Er kann bis in Tiefen von 6000 Metern vorstoßen und dort einige Tage arbeiten. Wir steuern ihn von hier oben und empfangen sämtliche Daten in Echtzeit, alles über Kabel." Die Kameraperspektiven veränderten sich. Der Roboter wurde abgesenkt. Das Meer kam näher, dann schwappte Wasser über die Objektive. Victor sank weiter. Die Monitore zeigten eine blaugrüne Welt, die langsam trüber wurde...

Diese blaugrüne Welt verheißt nichts Gutes bei Frank Schätzing, der in seinem Ökothriller "Der Schwarm" Makrelen, Würmer und Wale scheinbar vereint gegen die Menschheit zu Felde ziehen lässt. Nebenbei erfahren wir viel Wissenswertes darüber, wie Biologen die Tiefsee erforschen. Tauchroboter wie "Victor 6000" spielen dabei tatsächlich eine wichtige Rolle.

"Wir fahren jetzt ein Hydrothermalfeld an, also einen Bereich, wo heiße Gase und Lösungen austreten und wo besondere Organismen leben."

ACHTUNG NUR FUR E-WELTEN VERWENDEN QuestSimMit Tauchrobotern kennt sich auch Gerold Wefer bestens aus. Der Direktor des Bremer Zentrums für marine Umweltwissenschaften "MARUM" sitzt in einem dunklen Kontrollraum und steuert mit einem großen Joystick den institutseigenen Roboter "Quest" zielsicher in Richtung eines Messgeräts am Meeresboden. Auf einer großen Leinwand rauschen Bilder der Tiefsee aus insgesamt sieben Perspektiven vorbei, ein Hai nähert sich dem unbekannten Gefährt und verschwindet wieder in der Dunkelheit. An einem zweiten Joystick sitzt Volker Ratmeyer und bedient den Quest-Greifarm. Mit ihm will er das Messgerät in 2000 Metern Tiefe bergen, um es später auszuwerten.

Eine typische Tauchfahrt mit "Quest", einem sogenannten ROV. So bezeichnen Experten Tauchroboter, die nicht selbstständig unterwegs sind, sondern per Kabel gesteuert werden.

In Wirklichkeit steht der Tiefseeroboter aber ungenutzt in einer Marum-Werkhalle, und auch die beiden Wissenschaftler sind nicht an Bord ihres Forschungsschiffes, sondern sitzen in einem Kontroll-Container auf dem Parkplatz des Instituts. Die heutige Tauchfahrt ist ein Training mit dem Tauchsimulator "Quest-Sim"– dem weltweit ersten Simulator dieser Art für Forschungszwecke.

"Der Hintergedanke ist, dass grundsätzlich bei diesen Forschungsreisen die Zeit sehr begrenzt ist. Man hat dann drei oder vier Wochen Zeit die Arbeiten durchzuführen. Und um diese Technik betreuen zu können, nicht nur das Technische, sondern auch das Navigatorische – wir nennen es auch "Fliegen" - dieses Systems gut vorzubereiten, eignet sich natürlich so eine Simulation, das ist schon ähnlich wie bei den Flugsimulatoren."

Roboter-Experte Volker Ratmeyer – er hat den Simulator im Lauf der vergangenen drei Jahre entwickelt.

"Technisch ist das Ganze eine Mischung aus einer Software, mit der man Simulationen erzeugen kann, und real benutzter Software wie zum Beispiel Navigations- und Sonar-Software. Das Fahrzeug als solches ist ein 3D-Modell, das in einer virtuellen Umgebung mit Physik behaftet ist. Diese Umgebung beinhaltet verschiedene Kräfte: Strömungen zum Beispiel, Partikel, das Fahrzeug selbst mit seinen ganzen beweglichen Teilen wie zum Beispiel dem beweglichen Arm."

ACHTUNG NUR FUR E-WELTEN VERWENDEN ContainerHinzu kommt die Hardware: ein großes Kontrollpanel, vor dem die beiden Forscher an ihren Joysticks sitzen, immer den Blick auf die Tauchbilder und Monitore gerichtet. Alles entspricht eins zu eins der Technik im echten Kontrollzentrum an Bord eines Forschungsschiffs, denn auch dort sitzen die Meeresforscher in einer Art Container.

Zwar sieht das "Fliegen" des Systems auf den ersten Blick nicht sonderlich schwierig aus, tatsächlich aber sind die Bedingungen in der Tiefsee extrem für Material und Piloten - Gerold Wefer:

"Es sind hier jetzt keine Menschenleben gefährdet, aber wir haben immerhin ein ziemlich kompliziertes Gerät, das kann man auch unters Schiff fahren, oder es kommt in die Schraube."

Bis zu 4000 Meter tief kann "Quest" tauchen. In solchen Tiefen herrscht ein Druck von rund 400 bar - das entspricht dem Gewicht eines Kleinwagens, das auf jedem Quadratzentimeter von Greifsystemen oder Unterwasserfahrzeugen lastet.

Dabei ist die Erforschung der Tiefsee nicht wissenschaftlicher Selbstzweck, sondern kann durchaus praktischen Nutzen bringen. Das gilt auch für die unterseeischen Gasfelder, auch "schwarze Raucher" genannt, die Gerold Wefer und Volker Ratmeyer heute virtuell ansteuern. Denn in unmittelbarer Nähe der schwarzen Raucher leben Organismen unter widrigsten Bedingungen, erklärt Meerestechniker Christoph Waldmann:

"Man hat festgestellt, dass die Flüssigkeiten, die dort austreten, hoch toxisch sind. Das ist also für die Forschung im Bereich Medizin extrem interessant, wie das möglich ist, dass diese Lebewesen diese extreme Belastung dort überleben können."

Genau um solche Organismen geht es auch bei der nächsten Expedition der Bremer MARUM-Forscher zum Tonga-Graben nahe der Fidschi-Inseln.