Roboter erkunden Meeresströmungen

Winzige Krebstiere ernähren Wale und Fische, Algen und Bakterien können Gewässer stark belasten. Ganze Schwärme kleiner Roboterbojen sollen die noch ungeklärten Bewegungen dieser Kleinstorganismen – Plankton genannt – erklären helfen. Dieses Ziel verfolgen Meeresforscher, die nun erste Prototypen ihrer autonomen Messbojen erfolgreich getestet haben. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, tauchten die Sonden mehrere Stunden im Pazifik und sammelten Daten über die einer Tiefe von etwa zehn Metern vorherrschenden Meeresströmungen.

Grafik, die unter dem Meeresspiegel viele kleine, zylinderförmige Roboter zeigt
Autonome Tauchbojen

„Diese Schwarmsensoren eröffnen ein völlig neues Forschungsfeld bei der Erkundung der Ozeane“, sagt Jules Jaffe von der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Kalifornien. Mit seinen Kollegen entwarf er die möglichst günstigen und zuverlässigen Tauchsonden. Den Schwimmkörper fertigten sie aus zwei Plastikzylindern, die sich ineinander stecken ließen. Das Volumen lässt sich über einen integrierten, per Stellmotor bewegbaren Kolben verändern. Vergleichbar mit der Schwimmblase eines Fisches reguliert jede Tauchboje so ihren Auftrieb völlig selbstständig und hält sich in einer konstanten Wassertiefe. Im Innern der Plastikhülle verbirgt sich die Elektronik der Sonde mitsamt Akku, Datenspeicher, Mikrofon, Kompass und Sensoren für Temperatur, Druck sowie Beschleunigung. Am oberen Ende befindet sich eine Antenne, um nach dem Auftauchen die aktuelle, über Satellitenortung ermittelte Position an eine deutlich größere Mutterboje in der Nähe zu senden.

Zu Testzwecken ließ das Team die Sonden in einem etwa dreihundert Meter weiten Areal ohne eigenen Antrieb mit der Meeresströmung driften – genauso wie natürliches Plankton. Mit den Messdaten der ersten 16 Tauchbojen sind Jaffe und Kollegen sehr zufrieden. Mit hoher Genauigkeit ließen sich die Meeresströmungen, mitunter durch Schwerewellen unter Wasser verursacht, aufzeichnen. Zugleich zeigten die Sensoren Änderungen von Temperatur und Druck an. Lärmquellen offenbarten sich über die akustischen Aufzeichnungen des Mikrofons. Jaffe plant sogar, seine Tauchbojen mit Kameras auszustatten, um einen genaueren Einblick in die Welt des Planktons zu erhalten.

Nach dem Testlauf mit den ersten 16 Tauchbojen sollen schon bald ganze Schwärme aus Hunderten oder Tausenden dieser Messsonden die Unterwasserwelt erkunden. Solche Missionen könnten je nach der Speicherkapazität der installierten Akkus sogar mehrere Tage dauern und weitaus größere Areale als bisher abdecken. Die autonomen Tauchbojen bieten damit ein großes Potenzial, offene Fragen zur Planktonbewegung zu beantworten. Damit würden sie die Erkundung der Ozeane, zu der heute schon die etwa viertausend auf allen Weltmeeren treibenden Sensorbojen des Argo-Programms viele Daten beitragen, weiter erleichtern.