Forscher und Ingenieure des Alfred-Wegener-Institutes (AWI) haben während der aktuellen Forschungsreise des Forschungsschiffes Sonne (So 242-2) erste erfolgreiche Tiefsee-Fahrten mit dem autonom agierenden AWI-Unterwasserroboter Tramper durchgeführt. Die Testfahrten des Kettenfahrzeuges erfolgten in einer Tiefe von 4150 Metern in einem Gebiet des tropischen südöstlichen Pazifiks, circa 850 km vor der Küste Perus.
Tramper wird von den AWI-Tiefseeforschern im Rahmen der Helmholtz-Allianz Robotische Exploration unter Extrembedingungen (ROBEX) entwickelt und soll künftig im Projekt FRAM als eigenständig agierende robotische Plattform für Sauerstoffmessungen in der arktischen Tiefsee dienen – dort insbesondere am AWI-Tiefseeobservatorium HAUSGARTEN.
Den AWI-Crawler zeichnet aus, dass er für einen Zeitraum von einem Jahr am Meeresboden verbleiben kann, um wöchentlich Sauerstoffprofile im Meeresboden zu messen. „Diese neue Technologie eröffnet uns zum ersten Mal die Möglichkeit, das ganze Jahr hindurch Messungen in der Tiefsee durchzuführen und mit Hilfe dieser Daten die saisonale Variabilität zu erfassen“, erklärt Frank Wenzhöfer, Wissenschaftler am AWI.
„Angesichts dieser Aufgabenstellen stehen wir bei der Entwicklung vor der Herausforderung, technische Lösungen zu finden, mit denen der Crawler während seines Einsatzes am Meeresboden zum einen ganz eigenständig agiert, zum anderen muss er sich während eines solchen Einsatzes möglichst störungsarm auf dem weichen Tiefseeboden bewegen“, erläutert AWI-Ingenieur Johannes Lemburg, der den Tiefseeroboter gemeinsam mit AWI-Kollegen und Partnern aus der ROBEX Allianz konstruiert hat.
Während seines geplanten Jahreseinsatzes wird Tramper wiederholt eigenständig und ohne Fernsteuerung eine kurze Strecke fahren, die Messstelle fotografieren und Sauerstoffprofilmessungen durchführen. Anschließend fällt das Gerät in einen einwöchigen Schlaf, bevor der Roboter dann wieder aufwacht und sich das Szenario wiederholt. Der Crawler ist daher nicht auf eine hohe Geschwindigkeit oder eine weite Fahrstrecke ausgelegt, sondern auf einen möglichst energiesparenden Betrieb. „Tramper fährt mit einem Tempo von maximal 13 Meter pro Minute, eine Geschwindigkeit, bei der bereits eine unerwünschte Sedimentwolke entstehen kann“, erläutert Johannes Lemburg.
Am Meeresboden abgesetzt wird der Crawler mit Hilfe eines ebenfalls neu entwickelten Launcher-Systems, das ein videogesteuertes Absetzen des Crawlers am Meeresboden ermöglicht. Das finale „Loslassen“ erfolgt dann durch einen elektrisch betätigten Schnellverschluss, der die mehrere Sekunden dauernde Laufzeit der sonst üblichen akustischen Auslöser vermeidet.
Tramper ist mit tiefseetauglichen Schaumblöcken ausgestattet, die ihm Auftrieb verleihen. Im Wasser bringt der Roboter deshalb statt der ursprünglichen 653 Kilogramm Landgewicht nur noch 20 Kilogramm auf die Waage. Der Roboter ist eine Weiterentwicklung auf Basis des Crawlers „Wally“, der an der Jacobs University in Bremen konstruiert wurde. Während Wally nur mit einer Kamera bestückt und kabelgebunden verwendet wurde, muss Tramper nun zusätzlich eine Batterie, ein Abwurfgewicht, einen Auslöser, Ortungsgeräte und das eigentliche Sauerstoffmessgerät tragen. „Am Ende seiner Mission kann der Crawler vom Forschungsschiff aus akustisch geortet und ausgelöst werden. Das heißt, er wirft auf Signal ein Ballastgewicht ab und steigt dann selbstständig in der Wassersäule auf“, erklärt Johannes Lembur.
Zurück an der Wasseroberfläche kann Tramper über das Argos-Satellitenortungssystem und im Nahbereich über einen UKW-Funksender angepeilt und vom Forschungsschiff geborgen werden.
Die ersten Testfahrten am Meeresboden in 4146 Metern Wassertiefe konnten die Wissenschaftler mit Hilfe des ROV Kiel 6000 vom Geomar, Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung, dokumentieren. „Solche Aufnahmen sind selten, da üblicherweise kein weiteres ROV während solcher Aktionen in der Nähe ist. Dank der ruhigen See, der exzellenten Positionierung des Schiffes sowie der hervorragenden Arbeit des Kiel6000-Teams sind uns diesmal jedoch solche nahezu einmaligen Filmaufnahmen gelungen, die zeigen, wie sich der Roboter in einer realen Tiefseeumwelt mit Hindernissen verhält“, erklärt Frank Wenzhöfer
Das Team an Bord der SONNE wird nun dem Crawler seine erste wissenschaftliche Aufgabe stellen: das Messen von Sauerstoffprofilen im Meeresboden in einem Manganknollen-Feld.
Weitere Infos zum Trampereinsatz und der Forschungsreise So 242-2 gibt es auch auf der Website oceanblogs.org