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StartseiteForschung aktuellMit Wellenkraft auf großer Fahrt29.12.2011

Mit Wellenkraft auf großer Fahrt

Eine US-Firma schickt Forschungsroboter quer über den Pazifik

Ozeanographie. - Die Weltmeere gehören zu den unerforschtesten Gebieten der Erde. Forschungsfahrten sind eben immer nur Momentaufnahmen. Automatisierte Beobachtungssysteme, die durch das Wasser treiben oder sogar selbständig schwimmen, sind eine wertvolle Ergänzung. Eine kalifornische Firma schickt ein solches System jetzt durch den Pazifik.

Von Lucian Haas

Ein Wave-Glider schwimmt an kurzer Leine durch den Ozean (Liquid Robotics)
Ein Wave-Glider schwimmt an kurzer Leine durch den Ozean (Liquid Robotics)

Das Kreuzen von Ozeanen oder gar Weltumsegelungen hat es schon häufiger gegeben. Doch was ein kalifornischer Hersteller von Meeresrobotern kürzlich gestartet hat, ist in der Geschichte der Seefahrt noch ohne Beispiel.

"Die Pazifik-Überquerung ist die längste Reise über einen Ozean, die ein robotisches Fahrzeug jemals in Angriff genommen hat."

Graham Hine leitet bei der Firma Liquid Robotics das Projekt der Pazifik-Überquerung. Gleich vier schwimmende Roboter, sogenannte Wave-Glider, sind seit dem 17. Dezember gemeinsam auf großer Fahrt. Es geht quer über den Pazifik von Kalifornien nach Hawaii und dann weiter – in zwei Paare getrennt – nach Japan und Australien. Knapp zehn Monate soll die Überfahrt dauern. 2009 ist ein Vorläufer der heutigen Wave-Glider schon einmal einen Teil der Strecke von Hawaii nach San Diego geschwommen. 82 Tage war er unterwegs. Hine:

"Die Wave-Glider schwimmen stetig mit 1 bis 2 Knoten voran, das sind 0,5 bis 1 Meter pro Sekunde. Das entspricht einem angenehmen Spaziergang."

Die Wave-Glider haben 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 den Strom, um Messinstrumente, Satellitenfunk und ein GPS-Navigationsgerät zu betreiben. Für den Vortrieb nutzen die Wave-Glider allerdings eine andere regenerative Energie: die Wellenkraft.

"Das gelingt, indem das Floß von der Wasseroberfläche aus über eine Verbindungsleine eine versunkene Mechanik mit Flügeln in Bewegung setzt. Wenn das Floß sich mit den Wellen auf und ab bewegt, heben und senken sich die Flügel. Dabei schlagen sie wie Flossen und ziehen so den Wave-Glider voran."

Die Antriebseinheit - der sogenannte Gleiter - hängt an einem stabilen Band sieben Meter unter dem Floß im Wasser. Es ist ein 90 Kilogramm schwerer Metallrahmen mit sechs beweglichen Flügeln. Hebt eine Welle das Floß, zieht es den Gleiter mit nach oben. Dabei stellen sich dessen 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. Auf diese Weise zieht der Gleiter das Floß mit sich über das Meer. Die Verbindungsleine ist sieben Meter lang, weil so 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 einem vorgegebenen Kurs folgen. Graham Hine:

"Wir geben dem Wave-Glider über Satellitenfunk Zielkoordinaten als Längen- und Breitengrad vor. Der Roboter checkt anhand aktueller GPS-Daten wo er sich befindet, und verstellt mit Blick auf einen bordeigenen Kompass sein Steuerruder so, dass der Unterwasserantrieb in die gewünschte Richtung zeigt. So schwimmt er dann zum Ziel."

Die Wave-Glider können 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 einen Wettbewerb ausgerufen. Wissenschaftler können Vorschläge einreichen, welche Studien sie auf Basis dieser Daten durchführen würden. Der Sieger bekommt sechs Monate lang einen Wave-Glider für ein Meeresforschungsprojekt kostenlos zur Verfügung gestellt. Normalerweise kostet der Einsatz eines schwimmenden Roboters rund 1200 Euro am Tag. Hine:

"Wir setzen auf Crowdsourcing und fragen die Welt, für was die Wave-Glider in Zukunft am besten eingesetzt werden sollten. Dafür haben wir die Pazifik-Überfahrt gestartet und gehen das Risiko mit unseren kleinen Robotern ein."

Liquid Robotics will mit der spektakulären Pazifik-Überquerung die Wave-Glider als neue, autonome Forschungsplattform bei Meereswissenschaftlern bekannter machen. Bisher liefern vor allem sogenannte Drift-Bojen Messdaten aus den Weiten der Ozeane. Doch sie sind nicht steuerbar, sondern driften einfach mit den Meeresströmungen. Die manövrierfähigen Wave-Glider könnten sich als interessante Alternative erweisen und in manchen Fällen sogar Messkampagnen mit teuren Forschungsschiffen ersetzen.

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