Ein Spezialist für die Tiefe: Biologen testen neues Unterwassergerät mit 3-D-Blick und Rund-um-Antrieb
Ab einer Tiefe von 30 Metern wird es für Forschungstaucher gefährlich. Bei Tauchgängen über diese Grenze hinaus lassen Wissenschaftler deshalb ferngesteuerte Unterwassergeräten (ROV) den Vortritt. So auch im chilenischen Comau-Fjord, wo Biologen des Alfred-Wegener-Institutes für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft nun zum ersten Mal ein neues, außergewöhnliches ROV einsetzten. Es ist kaum größer als ein Fahrradanhänger, schaut mit einem 3-D-Blick auf Korallengärten und manövriert im Wasser so behände wie eine Robbe
Die Jungfernfahrt des neuen ferngesteuerten Unterwasserfahrzeuges im chilenischen Comau-Fjord dürfte sich für Tobias Funke wie eine Meisterprüfung anfühlen. Ein Jahr lang hat der Projektingenieur aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Claudio Richter recherchiert, Messen besucht, geschraubt und getestet, um aus der markttypischen Basisversion eines Remotely Operated Vehicle, kurz ROV genannt, einen ausgewiesenen Spezialisten für die Erforschung der Meere zu machen. „Das ROV ist vor allem auf Videoanwendungen ausgerichtet. Es besitzt zum Beispiel zwei HD-Kameras, die wir so ausrichten können, dass 3-D-Aufnahmen möglich sind. Zudem verwenden wir eine Software aus dem Archäologie- und Architekturbereich. Sie heißt ‚Structure from Motion’ und kommt meines Wissens nach zum ersten Mal in einem Unterwassergerät zum Einsatz. Mit ihrer Hilfe erstellen wir aus aufeinanderfolgenden Einzelbildern von Korallenbänken so genaue 3-D-Rekonstruktionen, dass wir anschließend bestimmen können, wie viele Organismen zum Beispiel auf einem Quadratmeter leben oder wie weit entfernt sie voneinander wachsen“, sagt Tobias Funke. Ähnliche Messungen und Zählungen seien bisher sehr ungenau gewesen, weil man bei den Videoaufnahmen so gut wie niemals einen verlässlichen Maßstab gehabt habe. „Ein Videobild ist eine zweidimensionale Darstellung – und die kann täuschen. Mit unserer neuen 3-D-Methode werden wir die Messgenauigkeit jedoch deutlich erhöhen“, erklärt der Techniker vom Alfred-Wegener-Institut.
Diese Infografik zeigt das Leistungsplus des neuen Unterwasserroboters (ROV-Remotely Operated Vehicle) im Vergleich zu klassischen Geräten. Die Schwarzen Bereiche stellen Kameras und wissenschaftliche Messgeräte dar, die gelben Flächen die Auftriebskörper. Die gelben Dreiecke symolisieren die Blick- und Scheinwerferrichtung. Grafik: Sina Löschke, Alfred-Wegener-Institut
Der neue Unterwasserroboter vom schwedischen Hersteller Ocean Modules nimmt die Unterwasserwelt jedoch nicht nur in 3-D wahr. Er kann im Gegensatz zu älteren Geräten auch auf dem Rücken und rückwärts schwimmen. „Im Vergleich zu einem klassischen ROV kann sich unser Gerät frei im Raum drehen. Es gibt kein oben und unten, kein vorn und hinten, weshalb man es auch sehr gut für Untersuchungen direkt unter dem Eis einsetzen kann. Und während herkömmliche ROVs eine Steilwand oder Ebene mit immer gleicher Ausrichtung im Raum ansteuern, fährt unser neues ROV ganz problemlos parallel an den geneigten Flächen entlang oder stellt sich bei Bedarf auf den Kopf“, sagt Tobias Funke. Auf diese Eigenschaft werden die Korallenforscher in Zukunft häufig setzen, denn ihr Forschungsobjekt, die Kaltwasserkoralle Desmophyllum dianthus, wächst am liebsten an Steilwänden und Überhängen – und damit an Orten, die bisher mit einem ROV nur schwer zu erkunden waren.
Der neue Tiefenspezialist besitzt aber noch weitere Stärken. Mit einer Vielzahl an Sensoren misst er beispielsweise bei jedem Tauchgang die Temperatur des Wassers, seinen Salzgehalt, den Sauerstoffgehalt und den pH-Wert sowie die Wasserströmung. Ein Greifarm erlaubt es den Korallenforschern via Joystick-Steuerung, Tiere einzusammeln oder von einem Ort an einen anderen zu verpflanzen. Zudem ist der Unterwasserroboter ein echtes Leichtgewicht. Zusammen bringen das ROV und dazugehörige Ausrüstungsbestandteile wie das Steuerdisplay mit zwei Monitoren, der Stromwandler, das Strom- und Übertragungskabel sowie der Kontrollcomputer nur 555 Kilogramm auf die Waage. „Das alles passt in ein paar Kisten, sodass wir in Zukunft bei Expeditionen in die Arktis oder Antarktis auch von einer Eisscholle aus arbeiten können und damit unabhängig vom Forschungsschiff sind“, sagt Tobias Funke.
Ein ROV im Miniformat braucht auch nur ein kleines Betreiberteam. „Ein Team aus drei Leuten hat sich bewährt. Einer steuert den ROV, ein zweiter übernimmt die Navigation und überwacht die Videoaufnahmen und ein dritter achtet auf das Kabel und kommuniziert mit dem Schiff – sofern wir das ROV von Bord eines Schiffes aus fahren“, erklärt Tobias Funke.
Nur einen Nachteil hat die kleine Größe: Das Einsatzgebiet des neuen ROV beschränkt sich auf eine Tiefe von bis zu 500 Metern. Im Comau-Fjord reicht diese Tauchleistung jedoch allemal aus, um endlich Licht in seine geheimnisvolle Korallenwelt zu bringen.