Ozeanographie

Autonome Fraunhofer-Tiefseeroboter sollen den Meeresboden erforschen

| Redakteur: Franz Graser

Der für den Shell Ocean Discovery XPRIZE entwickelte Tiefseeroboter-Schwarm des Fraunhofer IOSB
Der für den Shell Ocean Discovery XPRIZE entwickelte Tiefseeroboter-Schwarm des Fraunhofer IOSB (Bild: Fraunhofer IOSB)

Forscher des Fraunhofer IOSB sind als einziges Team aus Deutschland in das Halbfinale des „Shell Ocean Discovery XPRIZE“ eingezogen. Der hochdotierte internationale Wettbewerb zeichnet wegweisende Innovationen zur Erforschung der Meere und Ozeane aus.

Beim „Shell Ocean Discovery XPRIZE“ treten Teams aus der ganzen Welt an, um mit eigens entwickelten Tiefsee-Robotern die detailliertesten 3-D-Karten des Meeresbodens zu erstellen und damit die Erforschung der Ozeane voranzutreiben. Von ursprünglich über 50 Teams wurden 32 für die Vorrunde ausgewählt. Nunmehr verbleiben noch 21 Teilnehmer, die sich für die Hauptrunde des Wettbewerbs qualifiziert haben, darunter lediglich vier europäische Mannschaften.

Der Wettbewerb stellt die Entwicklungsteams vor anspruchsvolle Aufgaben: Erstens gilt es, eine hochauflösende dreidimensionale Karte des Meeresbodens zu erstellen. Zweitens müssen hochauflösende Bilder eines vorgegebenen Zielobjekts aufgenommen werden. Und drittens sind archäologische, biologische oder geologische Besonderheiten am Meeresgrund zu identifizieren.

Mit den multinationalen „Arggonauts“ stellt das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) das einzige Team aus Deutschland. Unter der Leitung des Physikers Dr. Gunnar Brink, Leiter der Bereiche Strategie und Innovation am Fraunhofer IOSB, sind die „Arggonauts“ mit einem eigens entwickelten Schwarm vernetzter Tiefseeroboterdrohnen im Rennen.

Frank Schätzing, Autor des internationalen Bestsellers „Der Schwarm“, der sich unter anderem mit der Erforschung der Tiefsee beschäftigt, unterstützt das Team als Markenbotschafter. Ein weiterer Unterstützer ist Jeff Burton, Mitbegründer des Computerspiele-Entwicklungshauses Electronic Arts.

Der für den Wettbewerb entwickelte Tiefseeroboter-Schwarm basiert auf zwei erfolgreichen Vorprojekten des Instituts: Im Rahmen des Projekts „TieTek“ wurden Basistechnologien für druckneutrale, modulare autonome Tiefsee-Unterwasserfahrzeuge geschaffen. Auf dieser Grundlage entstand in einem weiteren Projekt der marktfähige Tauchroboter „DEDAVE“ samt dazugehörendem Trägerfahrzeug.

Für die neue Flotte modifizieren und optimieren die Forscher die bestehende Technik nun weiter, insbesondere im Hinblick auf Fahrzeugmaße, Datenverarbeitung und Sensorik. Darüber hinaus wird auch das Trägersystem revolutioniert: Während alle herkömmlichen Explorationsroboter große und teure Mutterschiffe für das Aussetzen und Bergen am Ort der Mission benötigen, werden die „Arggonauts“ dafür kleine autonome Trägerfahrzeuge einsetzen.

„Auf diese Weise wird die Technologie perspektivisch drastisch wirtschaftlicher und kann eine viel breitere Anwendung finden – etwa im Auftrag mittelständischer Unternehmen, Umweltorganisationen oder Forschungseinrichtungen“, erklärt Projektleiter Gunnar Brink.

Nur fünf Prozent der Tiefsee sind heute erforscht

Beim aktuellen Wettbewerb steht die Erforschung der Ozeane und Meere im Fokus: Für den Schutz dieser sensiblen ökologischen Systeme ist ein umfangreiches Wissen über die geologische und biologische Beschaffenheit der Tiefsee unabdingbar, ebenso für eine nachhaltige und effiziente Nutzung der maritimen Rohstoffressourcen.

Doch dieses Wissen fehlt bisher, denn tatsächlich sind aktuell nur fünf Prozent der Tiefsee erforscht. Rund 60 Prozent der gesamten Erdoberfläche sind weit weniger gut kartographiert und untersucht als die Oberflächen entfernter Himmelsköper wie Mond, Mars und Venus.

Rohstoffvorkommen unter Wasser dürfen gemäß der Regelungen der Internationalen Meeresbodenbehörde erst erschlossen werden, wenn die ökologischen Auswirkungen eines Abbaus präzise abgeschätzt werden können. Hierzu müssen vorab umfangreiche Daten über Geologie und Biologie des Gebietes gesammelt werden. „Eine intensive Vermessung und Exploration der Tiefsee scheiterte bisher an technologischen und wirtschaftlichen Hürden.“, betont Prof. Dr. Jürgen Beyerer, Leiter des Fraunhofer IOSB und Experte für den Einsatz autonomer Systeme in menschenfeindlichen Umgebungen.

Beyerer fährt fort: „Die aktuellen Lösungen sind bislang nicht effizient genug, um einen breitangelegten wirtschaftlichen Abbau von Unterwasserressourcen zu ermöglichen. Wir sind sicher, dass das Team der Arggonauts hier einen bedeutenden Beitrag leisten kann“

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