Datenübertragung unter Wasser ist störanfällig

Wasser überträgt zwar Schallwellen gut. Aber es ist auch ständig in Bewegung, wodurch die Schallstrahlenwege verändert werden können. Zudem gebe es bei der Datenübertragung im Wasser "unterschiedlichste Geschwindigkeiten auf unterschiedlichsten Mehrwegepfaden", sagt Nissen - anders als beim Mobiltelefon, wo Daten immer in Lichtgeschwindigkeit übertragen werden. "Die Dopplerspreizung ist daher die größte Schwierigkeit und die Anpassung an die vorliegende Umwelt, die sich in Millisekunden kleinskalig ändert."

Das Kommunikationssystem muss deshalb mit den sich verändernden Bedingungen umgehen. "Ziel sind adaptive Verfahren, die sich an das Schallwetter anpassen", erklärt Nissen. So müssen die Kommunikationsgeräte die geeignete Frequenz, Lautstärke und Empfangsverstärkung selbst so wählen, dass die Nachricht korrekt beim Empfänger eintrifft.

Allerdings sei es ohnehin wünschenswerter zu empfangen als zu senden, sagt Nissen: Senden koste Energie, was bei autonomen Fahrzeugen die Einsatzdauer verkürze, und es störe: das Netzwerk selbst, aber auch "den Hauptsinn unter Wasser", das Hören nämlich, unter anderem Sonar-Anwendungen.

Senden ist verräterisch

Schließlich: "Jede Transmission verrät den Sender", sagt Nissen. Im militärischen Kontext ein wichtiges Argument zum Schweigen. "Will man verratsarm operieren - und daher arbeitet man unter der Wasseroberfläche -, muss man sehr leise sein, sodass das Risiko einer Entdeckung der Kommunikation gering ist. Daher ist oberstes Gebot, die Schallenergie zu minimieren."

Damit unterscheidet sich die Technik grundlegend von den störenden Einträgen für Meeresbewohner, die etwa durch Schiffslärm oder beim Bau von Offshore-Windparks verursacht werden. "Wir versuchen kürzeste Signale zu senden, die keinen kontinuierlichen Energieeintrag liefern. Die Sendeleistung ist sehr gering, um den Nachhall zu minimieren", erläutert Nissen.

Fische funken

In Anbetracht dieser Tatsache könnte das System sogar auch bei der Erforschung der Meere eingesetzt werden: Fische oder Wale könnten mit Sensoren ausgestattet werden, die Daten sammeln und per Schall zur Auswertung weitergeben. Andere Sensoren könnten permanent die Wasserqualität, die Zustände der Riffe oder die seismischen Aktivitäten unter dem Meeresboden erfassen.

"Diese Technologie ist dual-use, kann zivil genutzt werden, wie es auch beim Internet verlaufen ist", betont Nissen. Sicher hat die Bundeswehr auch militärische Anwendungen im Sinn. Was das sein könnte, hat sie noch nicht mitgeteilt. Eine Kommunikation mit oder zwischen U-Booten dürfte dazugehören. Denkbar ist auch, dass Sensornetze unter Wasser zur Überwachung aufgebaut werden.

Das EDS-ELSA-Vorhaben ist nicht das einzige Projekt dieser Art.