Aurora Borealis

Aurora Borealis – Forschungseisbrecher der Zukunft

Die Polargebiete bergen einige der letzten großen Geheimnisse unseres Planeten. Wie leben Pflanzen und Tiere unter den extremsten Bedingungen im Meer? Wie verändern sich die Meereisbedeckung und das Meerwasser? Welche Informationen lassen sich aus den Sedimenten im Meeresgrund ablesen? Um solche und weitere Fragen zu beantworten, wird im Moment ein Forschungsschiff geplant, das sowohl bohren als auch Eis brechen kann.

Infografik. Die Aurora Borealis von der Seite.
Aurora Borealis von der Seite

Das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven entwickelt derzeit zusammen mit dem Unternehmen Wärtsilä Ship Design Germany GmbH – vormals Schiffko GmbH – in Hamburg einen völlig neuen Schiffstyp, die Aurora Borealis. Die nach der griechischen Bezeichnung für das Nordlicht benannte Aurora Borealis wird sowohl Mehrzweckforschungsschiff, Bohrschiff als auch Eisbrecher sein. Nach jetzigen Planungen wird 2012 mit dem Bau des Schiffes begonnen – von 2014 an soll sie zunächst in der Arktis, später in der Antarktis operieren.

Derzeit gibt es nur wenige Möglichkeiten, die polaren Regionen der Arktis und Antarktis im Winter zu erforschen und zum Beispiel biologische oder ozeanographische Winterexperimente durchzuführen. Dies wird sich durch das neue Schiff radikal ändern. Von Eisbohrkernen aus Grönland und der Antarktis weiß man, dass sich das Klima in den beiden Polargebieten rascher und drastischer ändert als in niedrigeren Breiten. Darum steht die Erforschung der dortigen Meeresgebiete weit oben auf der Agenda der Klimaforscher.

Foto. Miniaturmodell des Rumpfs der Aurora Borealis in einem Wasserbecken, das mit einer Eisschicht bedeckt ist.
Eistankversuche in Helsinki.

Neu ist, dass die Aurora Borealis mit einer voraussichtlichen Leistung von mehr als 70 Megawatt (ca. 94.000 PS) ganzjährig, autark, also ohne Hilfe der russischen Atomeisbrecher, im zentralen arktischen Ozean operieren kann. Dazu muss das Schiff eine geschlossene Eisdecke von bis zu 2,5 Meter Dicke bei einer Geschwindigkeit von bis zu 2 bis 3 Knoten brechen können. Dies gelingt nur durch eine spezielle Rumpfform, mit der das Schiff das Eis auch seitlich zermalmen kann. Die wichtigste Neuentwicklung ist jedoch die Fähigkeit des Schiffes, sich durch seitliches Eisbrechen dynamisch, auch gegen das treibende Eis, genau zu positionieren. Durch diese dynamische Positionierung ist es möglich, auch bei einer geschlossenen Eisdecke, ohne weitere Eisbrecherbegleitung, ungestört Tiefseebohrungen abzuteufen. Das Bohrgestänge kann bis zu einer Wassertiefe von 5000 m und einer Bohrtiefe von 1000 m in die Sedimente eingesetzt werden. Aurora Borealis wird weltweit das einzige Schiff sein, das in der Lage ist, diese Art von wissenschaftlichen Untersuchungen durchzuführen. Um die Eisbrechfähigkeit nachzuweisen und die dynamische Positionierung im Eis zu erproben, werden derzeit Eistankversuche bei der Firma Aker Arctic Technology in Finnland und bei der Hamburgischen Schiffbau-Versuchsanstalt (HSVA) in Hamburg durchgeführt.

Die Einzigartigkeit der Aurora Borealis lässt sich an einer Expedition von 2004 veranschaulichen. Bei der Arktischen Bohrexpedition (Arctic Coring Expedition, kurz: ACEX) wurde erstmals ein 370 m langer Sedimentkern aus dem Meeresboden des Arktischen Ozeans erbohrt, der über einen Zeitraum von 55 Millionen Jahren ganz neue Daten über das arktische Klima für die Fachwelt lieferte. Zwei Eisbrecher – die russische Sowetskiy Sojus und die schwedische Oden – mussten ständig um das Bohrschiff Vidar Viking kreisen und die Eisschollen in der Umgebung zermalmen. Sonst hätte das Schiff seine Position nicht halten können. Die dreiwöchige Expedition kostete 12 Millionen Euro. Für den Betrieb der Aurora Borealis, mit der sich solche Expeditionen alleine bestreiten lassen, werden als voraussichtliche Betriebskosten ungefähr 36 Millionen Euro veranschlagt, dies aber übers ganze Jahr berechnet.

Infografik. Die Aurora Borealis im Querschnitt. Etagenaufbau im Inneren mit zentraler Öffnung.
Aurora Borealis im Querschnitt

Dafür erhält die internationale Forschergemeinschaft ein echtes Multifunktionswerkzeug, auf dem 120 Personen (Crew, Wissenschaftler, Helikoptercrew) arbeiten können. Aurora Borealis soll insgesamt 199 m lang und 49 m breit sein und wird diesel-elektrisch angetrieben. Im Schiffsrumpf werden zwei identische Öffnungen („moon pool“) eingelassen, die jeweils in der Fläche sieben mal sieben Meter messen. Die moon pools ermöglichen das Arbeiten auch unter einer geschlossenen Meereisdecke. Durch den einen moon pool soll das Bohrgestänge abgesenkt werden, durch den anderen können alle anderen wissenschaftlichen Geräte zu Wasser gelassen werden, wie zum Beispiel ein kabelgeführtes Unterwasserfahrzeug (Remotely Operated Vehicle, kurz: ROV), das zum Meeresboden abtaucht und dort Messungen durchführt und Meeresbodenproben nimmt. Die genommenen Proben werden an Bord bearbeitet und dort zum Teil auch schon analysiert.

Die Idee für das Projekt wurde 2001 von dem damaligen Direktor des Alfred-Wegener-Instituts für Polar und Meeresforschung, Prof. Dr. Jörn Thiede, in die Welt gesetzt. In den darauf folgenden Jahren nahm sie allmählich Gestalt an. 2004 wurde eine technische Machbarkeitsstudie vorgestellt, und 2006 empfahl der Wissenschaftsrat Deutschlands, das Schiff zu entwickeln. Seit März 2007 fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Projekt Aurora Borealis, um die technische Entwicklung voranzutreiben und internationale Partner für den Bau und Betrieb des Schiffes zu finden. Anfang diesen Jahres erfolgte die Bewilligung und der Start des europäischen ERICON-Aurora-Borealis-Projekts (ERICON steht für European Polar Research Icebreaker Consortium). Das Konsortium setzt sich aus 15 Partnern, Förderorganisationen, wissenschaftlichen Instituten und Firmen aus 10 europäischen Nationen (Belgien, Bulgarien, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, Niederlande, Norwegen, Rumänien) inklusive Russlands zusammen.

Vor dem Baubeginn müssen allerlei Fragen beantwortet werden, die wissenschaftlicher, technischer, organisatorischer, juristischer, politischer und finanzieller Natur sind. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt die Vorbereitungsarbeiten seit März 2007 mit 5,2 Millionen Euro. Und im siebten Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Kommission wurden für das ERICON-Aurora-Borealis-Projekt 4,5 Millionen Euro bereitgestellt, um die notwendigen Managementstrukturen aufzubauen. Läuft die Vorbereitungsphase glatt, kann der Bau des Schiffes in vier Jahren beginnen. Anschließend soll der Forschungseisbrecher 35 bis 40 Jahre in Betrieb sein – und der Wissenschaft viele spannende Erkenntnisse über die Polargebiete liefern.