Von wegen "Stiller Ozean": Das Meer steht unter seiner Oberfläche alles andere als still. Das Wasser ist in Bewegung. Wie könnte man das vermessen? Forscher setzen auf einen Schwarm Roboter. Aber wie soll das genau funktionieren?

Ein Schwarm kleiner Unterwasserroboter kann Wasserbewegungen im Ozean mit großer Genauigkeit vermessen. Ein Team um Jules Jaffe von der University of California San Diego in La Jolla (US-Bundesstaat Kalifornien) stellte das neue System im Fachmagazin "Nature Communications" vor. Mit Hilfe der Roboter könne untersucht werden, wie sich Wasserbewegungen auf Meeresbewohner wie Plankton auswirken, schreiben die Forscher. Auch zur Unterwasser-Ausbreitung von schädlichen Algenblüten oder Ölverschmutzungen könnten die Roboter Daten liefern.

Zwar gebe es bereits eine ganze Reihe von Tauchrobotern, die in den Ozeanen Daten sammeln und die großen Meeresströmungen vermessen. Doch um etwa Fragen zum Lebenszyklus von Plankton zu beantworten, bedürfe es eines dichten Netzes von Datenaufzeichnungen, betonen Jaffe und Kollegen. Sie konzipierten ein System aus kleinen autonomen Unterwasserrobotern sowie Bojen. Da Funkwellen unter Wasser eine sehr geringe Reichweite haben, kommunizieren die Bojen mit Hilfe von akustischen Signalen mit den Robotern.

In etwa zehn Metern Tiefe

Bei einem Test vor der kalifornischen Pazifikküste bestand das System aus 5 Bojen und 16 Robotern. Die 150 Zentimeter langen Bojen, mit GPS-Empfängern ausgestattet, begrenzten das Gebiet, in dem die Tauchroboter im Einsatz waren. Die Miniroboter sind zylinderförmig und besitzen ein Volumen von nur 1,5 Litern. Mit einem kleinen Motor können sie ihr Volumen etwas vergrößern. Dadurch werden die Geräte im Vergleich zum umgebenden Wasser leichter, erhalten Auftrieb und schwimmen nach oben. Verringern sie ihre Größe, schwimmen sie nach unten. Mit Hilfe dieses Mechanismus konnten sich die Tauchroboter beim Experiment dauerhaft in einer Wassertiefe von etwa zehn Metern halten.

Die Tauchroboter zeichneten ihre Positionen im Verhältnis zu den Bojen genau auf. Die Messdaten ergeben ein dreidimensionales Bild der Wasserbewegungen unter der Oberfläche. Bei ihrer Auswertung wurden Unterwasserwellen sichtbar, in deren Tälern die Roboter aufeinander zu trifteten. Ähnlich ergeht es dem Plankton, dessen winzige Lebewesen gegen Strömungen nicht aus eigener Kraft ankommen. Nach fünf Stunden tauchte der Roboterschwarm wieder auf und konnte an der Wasseroberfläche von den Wissenschaftlern eingesammelt werden.

Die Forscher haben auch bereits Vorschläge, wie das System verbessert werden kann: So könnte ein schnellerer Motor die Roboter noch genauer in einer bestimmten Wassertiefe halten. Künftig könnten zudem die Messdaten über die Bojen per WLAN (Funknetz) an ein begleitendes Schiff übertragen werden. Bisher müssen die Daten nach der Bergung der Roboter ausgelesen werden.