Munin: Moderne Geisterschiffe brauchen keinen Steuermann
Geisterschiffe(öffnet im neuen Fenster) haben seit jeher die Fantasie der Menschen beflügelt. Schiffe wie die Mary Celeste(öffnet im neuen Fenster) , die 1872 ohne Besatzung zwischen den Azoren und Portugal im Atlantik gefunden wurde. Was mag an Bord geschehen sein? Was mag die Mannschaft bewogen haben, auf hoher See ihr Schiff zu verlassen? Welche Krankheit hat sie dahingerafft? Legenden rankten sich um diese Schiffe – die bekannteste ist die des Fliegenden Holländers(öffnet im neuen Fenster) . Künftig könnten Geisterschiffe aber nicht mehr spektakulär, sondern ganz normal sein.
Das europäische Forschungsprojekt Maritime Unmanned Navigation Through Intelligence in Networks(öffnet im neuen Fenster) (Munin) entwickelt ein Konzept, um Schiffe unbemannt über die Ozeane fahren zu lassen. An dem Projekt arbeiten acht Forschungseinrichtungen und Unternehmen(öffnet im neuen Fenster) aus Deutschland, Irland, Island, Norwegen und Schweden mit, darunter das Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen(öffnet im neuen Fenster) (CML) in Hamburg.
Unbemannt hat Vorteile
Auf diese Weise könnten die Reeder gleichzeitig Kosten sparen und zum Umweltschutz beitragen. Die Seefahrt soll sicherer werden und dadurch – auch wenn das zunächst wie ein Widerspruch klingt – als Arbeitsplatz erhalten bleiben.
Ohne Besatzung sollen Frachter die langen und ermüdenden Fahrten über die großen Ozeane machen. Gesteuert werden sie dabei von Computern, die Daten von Sensoren erhalten und auswerten. Überwacht werden die Schiffe von Kontrollstationen aus, die sich an Land befinden. Das Personal dort hat die Möglichkeit, die Kontrolle über ein solches Roboterschiff zu übernehmen und es von einer virtuellen Brücke aus zu steuern.
Schiffe werden nicht ferngesteuert
Aufgabe sei aber nicht, ein Schiff dauerhaft zu steuern. Das Landkontrollzentrum sei "eine zusätzliche Überwachungsinstanz" , sagt Hans-Christoph Burmeister vom Fraunhofer CML im Gespräch mit Golem.de. Die Steuerleute in den Landkontrollzentren seien nicht wie US-Drohnenpiloten , die von einem Kontrollzentrum in den USA aus irgendwo in der Welt ein unbemanntes Fluggerät fliegen. "Das Schiff fährt weitgehend autonom" , erklärt Burmeister. "Es soll in der Lage sein, den Großteil der Fahrt unabhängig vom Landkontrollzentrum zu agieren."
Die Grundlage dafür ist schon vorhanden: Praktisch jedes Schiff verfügt heute schon über Systeme, die automatisch den Kurs halten und Wegpunkte abfahren. Ebenfalls obligatorisch sind Radar, das Satellitennavigationssystem Global Positioning System (GPS) und das Automatic Identification System(öffnet im neuen Fenster) (AIS). Schiffe senden automatisiert statische und dynamische Schiffsdaten aus. Dazu gehören Rufzeichen und Angaben über die Ausmaße des Schiffs, seine Ladung und Zielhafen sowie Kurs und Geschwindigkeit.
Bei den autonomen Schiffen kommen weitere Systeme hinzu.
Die Technik schläft nicht
Eine wichtige Aufgabe kommt dem automatischen Ausguck zu. Den steuert das norwegische Unternehmen Aptomar(öffnet im neuen Fenster) bei. Der Ausguck beruht auf dem System Securus(öffnet im neuen Fenster) , das aus einer Kamera für sichtbares Licht und einer für Licht im Infrarot-Spektrum besteht.
Wie andere Systeme auf den autonomen Schiffen ist auch Securus nicht neu. Entwickelt wurde es ursprünglich zur Erkennung von Ölteppichen auf dem Meer, und es wird bereits eingesetzt, etwa von der norwegischen Küstenwache. "Es werden gar nicht so viele neue Einzelsensoren hinzugefügt" , sagt Burmeister. Statt viele neue Daten hinzuzufügen, gehe es vielmehr darum, die vorhandenen besser zu verarbeiten: "Die Idee ist, dass man die Sensoren besser per Sensor Fusion integriert, so dass automatische Detektion und eine Prüfung der verschiedenen Sensoren möglich sind."
Stürme werden umfahren
In der Logik werden Verhaltensregeln hinterlegt, an die das Schiff sich halten soll. Das sind in erster Linie die Verkehrsregeln auf See, die Kollisionsverhütungsregeln(öffnet im neuen Fenster) (KVR), die die Internationale Seeschifffahrts-Organisation(öffnet im neuen Fenster) (International Maritime Organization, IMO) festgelegt hat. Hinzu kommen die IMO-Empfehlungen für Schwerwetter, etwa, in welchem Winkel Wellen am besten angefahren werden. Allerdings sind diese nur für den Notfall. Für unbemannte Schiffe gelte nämlich das gleiche wie für bemannte, sagt Burmeister: "Stürme werden nach Möglichkeit umfahren."
Vorteil der technischen Systeme: Sie sind besser als der Mensch. Ein Computer wird im Sturm nicht seekrank. Der automatische Ausguck hält rund um die Uhr Ausschau. Er trinkt nicht, er ermüdet nicht und lässt sich nicht ablenken. Er verlässt seinen Platz nicht, weil er etwas essen geht oder auf die Toilette muss. Außerdem hält sich die Technik an die KVR und versucht nicht, diese zu umgehen.
Keine menschlichen Fehler
Die Auswirkungen durch menschliche Fehler werden so verringert. Der menschliche Faktor spielt in der Seefahrt aber eine große Rolle. An den Unfällen, die auf See passieren, ist er in der Mehrheit als entscheidender Aspekt beteiligt: Je nach Studie liege er bei 60 bis 95 Prozent, sagt Burmeister, allerdings selten der alleinige Grund.
Bleibt ein Unsicherheitsfaktor: Antrieb und Steuerung. Viele Systeme seien auf Schiffen heute redundant ausgelegt, sagt Burmeister. Die Mehrzahl der Schiffe verfüge aber nur über eine Maschine und eine Ruderanlage. Das sei ein Single Point of Failure(öffnet im neuen Fenster) . Maschinenverlässlichkeit sei deshalb sehr wichtig, sagt Burmeister. Sie planten aber auch hier eine Redundanz ein: Die unbemannten Schiffe sollen mit einem Wasserstrahlantrieb(öffnet im neuen Fenster) fahren. Der ist zwar nicht so leistungsfähig wie die normale Maschine. Aber er ermöglicht zumindest, in langsamer Fahrt weiterzufahren.
Und wie sieht das Schiff der Zukunft aus?
Das Schiff der Zukunft
Auch anderswo wird an ähnlichen Konzepten gearbeitet. Im vergangenen Jahr etwa präsentierte das britische Unternehmen Rolls Royce(öffnet im neuen Fenster) ein Konzept für die unbemannte Seefahrt.
Auffällig an den Entwürfen(öffnet im neuen Fenster) : Die Schiffe bestehen nur aus einem Rumpf. Auf eine Brücke wird verzichtet. Das hat natürlich Vorteile. Es spart Baukosten, zudem wird das Schiff leichter und benötigt deshalb weniger Treibstoff.
Revolt soll in Norwegen pendeln ...
Wie ein Neubau aussehen könnte, zeigt die Klassifikationsgesellschaft DNV GL(öffnet im neuen Fenster) , die 2013 aus der Fusion der norwegischen Det Norske Veritas (DNV) mit dem deutschen Germanischen Lloyd (GL) hervorgegangen ist: Revolt(öffnet im neuen Fenster) ist das Konzept für einen unbemannten Kurzstreckenfrachter, der entlang der norwegischen Küste operieren soll.
Wie die Rolls-Royce-Entwürfe hat auch Revolt keine Aufbauten. Das Schiff ist 60 Meter lang und an der breitesten Stelle 14,5 Meter breit. 100 Standardcontainer mit einer Länge von 20 Fuß, also 6 Metern, sollen in den Laderaum passen. Weitere Besonderheit ist der Antrieb. Das Schiff soll einen Elektroantrieb bekommen. Eine Akkuladung soll für eine Strecke von 100 Seemeilen, etwa 185 Kilometer, ausreichen.
... und so die Straßen entlasten
Revolt soll nach der Vorstellung der Konstrukteure entlang der norwegischen Küste pendeln und so die Straßen entlasten. In den Häfen werden Ladeeinrichtungen gebaut, an denen der Akku geladen wird. Das soll rund vier Stunden dauern. Ein Modell im Maßstab von 1:20 hat DNV GL bereits gebaut, um den unbemannten Schiffsverkehr zu testen.
Beim Start von Munin seien sie zurückhaltender gewesen, erzählt Burmeister. Ausgangspunkt sei gewesen, Steuerungssysteme zu entwickeln, um vorhandene Schiffe für die autonome Fahrt auszustatten, erzählt Burmeister. Inzwischen sehe es aber so aus, als sei es sinnvoller, ein solches Schiff neu zu bauen. Allerdings sollen die Mannschaftsunterkünfte nicht komplett eingespart werden.
Die Crew geht von Bord
Denn Munin sieht – zumindest für die Anfangsphase – keinen vollständig unbemannten Betrieb vor: Auf navigatorisch anspruchsvollen Routen wie etwa der Elbe, Kanälen oder bei Anfahrten auf Häfen soll demnach eine Mannschaft das Schiff steuern. Auf hoher See wird sie dann von Bord gehen und das Schiff der Maschinensteuerung überlassen.
Die Mannschaft geht beispielsweise in Hamburg an Bord und fährt Elb-abwärts, durch die Nordsee und den Ärmelkanal. Am Ende des Ärmelkanals verlässt sie das Schiff, das dann autonom über den Atlantik gen Südamerika fährt. Bevor es dort einen Hafen anläuft, kommt wieder eine Mannschaft an Bord, die die Anfahrt übernimmt. Als Wechselstationen bieten sich die Lotsenpunkte an, wo auch die Lotsen von oder an Bord großer Schiffe gehen.
Seefahrt wird sozialverträglicher
Vorteil für die Besatzung: Sie arbeitet dann nicht mehr auf einem bestimmten Schiff, sondern in einem bestimmten Gebiet. Das bedeutet, die Seeleute sind nicht mehr Wochen oder gar Monate von Familie und Freunden getrennt. Die Arbeit werde dadurch "familienfreundlicher und sozial integrativer" .
Neubau oder Aufrüstung – fest steht: Es werden nicht alle Schiffe unbemannt fahren. Containerfrachter würden sich zwar eignen. Doch sie werden auch weiterhin mit Besatzung auf den Weltmeeren unterwegs sein.
Massengut fährt ohne Besatzung
Gedacht ist das System in erster Linie für Massengutfrachter(öffnet im neuen Fenster) , Schiffe, die etwa Kohle, Erz oder Getreide transportieren. Diese sind deutlich langsamer als etwa Container- oder Kreuzfahrtschiffe. Massenguttransport macht aber etwa die Hälfte des weltweiten Schiffsverkehrs aus.
Güter wie Erz oder Kohle sind meist nicht an Termine gebunden. Die Schiffe, die sie transportieren, eigenen sich deshalb gut für das Slow Steaming(öffnet im neuen Fenster) : Sie fahren langsamer und sparen dabei Treibstoff. Viele Schiffe werden mit Schweröl betrieben, das die Umwelt mehr belastet als Treibstoff für Autos. Slow Steaming könnte also helfen, die Schadstoffbelastung durch Schiffe zu verringern.
Langsam dauert länger
Allerdings verlängert die Langsamfahrt die Reisedauer. Das macht sie wiederum unattraktiv – für die Seeleute, die dann noch länger auf See sind, aber auch für die Reeder: Wenn die Besatzung länger im Einsatz ist, wird sie auch länger bezahlt. Ein Schiff, das mit weniger Treibstoff und ohne Besatzung auskommt, ist für einen Reeder hingegen interessant.
Munin plant zwar mit Massengutfrachtern – aber die eigneten sich aus betrieblichen Gründen gar nicht so gut für den unbemannten Verkehr, wie Burmeister zugibt: "Für den Start der unbemannten Schiffe ist es vorteilhaft, dass man eine Linienverbindung findet." Die jedoch komme beim Massenguttransport kaum vor. Das sei hauptsächlich ein Chartergeschäft mit Bedarfsverkehr.
Containerfrachter sind besser geeignet
Containerfrachter würden sich eher für Linienverkehr eignen. Der meiste Containerverkehr bei uns findet zwischen Europa und Asien statt. Auf dieser Route muss ein Schiff den englischen Kanal, die Straße von Gibraltar, den Suezkanal und die Straße von Malakka passieren – alles sehr anspruchsvolle und stark frequentierte Passagen.
Ideal wäre das Szenario, von dem Logistiker schon lange träumen davon: Sie wollen schwimmende Plattformen auf See errichten, die von Frachtern angelaufen werden, die noch größer sind als die heutigen. Deren Größe und Tiefgang werden unter anderem durch die Schleusen des Panamakanals bestimmt(öffnet im neuen Fenster) oder durch die Tiefe der Fahrrinne von Schifffahrtswegen wie der Elbe.
Feeder bringen Container an Land
Die Riesenfrachter pendeln nur zwischen den schwimmenden Containerhäfen. Kleinere Schiffe, sogenannte Feeder, übernehmen den Transport zum Land. Für ein solches Szenario wären unbemannte Schiffe gut geeignet, sagt Burmeister.
Einer bestimmten Gruppe von Menschen dürfte das alles hingegen gar nicht passen.
Unbemannte Schiffe sind kein Geschäft für Piraten
Die Küste Westafrikas, vor Somalia, die Straße von Malakka: Wer mit seinem Schiff auf diesen Routen unterwegs ist, muss sich vor Piraten in Acht nehmen. Sie entführen Schiffe, verschleppen die Mannschaften und erpressen Lösegelder in immenser Höhe.
Dieses Geschäftsmodell funktioniert nicht mit autonomen Schiffen. Keine Crew heißt eben auch: kein Lösegeld. Zwar könnten die Piraten immer noch das Schiff entern. Die Frage ist, was sie damit anfangen können. Wenig, sagt Burmeister: "Man kann ein Schiff technisch so weit absichern, dass die Piraten, wenn sie an Bord kommen, nicht einfach die Kontrolle übernehmen können."
Gefahr durch Cyberpiraten
Gefahr droht – wie bei allen Computer-gesteuerten Systemen – aus der virtuellen Welt. Schiff und Landkontrollstation stehen per Satellit in Verbindung. Cyberpiraten könnten versuchen, darüber die Kontrolle über die Schiffe zu übernehmen. Diese Gefahr bestehe durchaus und werde auch berücksichtigt, sagt Burmeister. Allerdings wollen sich die Munin-Beteiligten darum nicht selbst darum kümmern, sondern überlassen das der Sicherheitsindustrie.
Stören lassen sich die Schiffe hingegen kaum: Die Schiffe werden zwar von den Landkontrollstationen aus überwacht. Wenn aber die Verbindung abbricht, kann das Schiff eigenständig weiter agieren.
US-Marine testet unbemannte Boote
Bleibt eine Frage: Wann ist es soweit? "Technisch möglich ist das größtenteils" , sagt Burmeister. Es werden schon erste Tests auf See durchgeführt: Die US-Marine etwa probt den Einsatz unbemannter Patrouillenboote .
Die Technik ist allerdings nur ein Aspekt. Schifffahrt spielt sich zum Großteil in internationalen Gewässern ab. Es müssen deshalb internationale Regeln her – nationale Alleingänge, wie sie etwa der US-Bundesstaat Nevada für autonome Autos gemacht hat, sind nicht sinnvoll.
Solas wird überarbeitet
Wie lange die IMO dafür braucht, ist aber nicht abzuschätzen. Mitte der 2020er-Jahre steht eine Revision des Internationalen Übereinkommens zum Schutz des menschlichen Lebens auf See(öffnet im neuen Fenster) (International Convention for the Safety of Life at Sea, Solas) an. Bei diesem Anlass könnten Regelungen für unbemannte Schiffe definiert werden.
Wann es tatsächlich soweit ist, darüber mag Burmeister nicht spekulieren. Das könne zehn Jahre dauern. Es könnte aber auch noch länger dauern, bis die Schiffe wie von Geisterhand gesteuert auf hoher See unterwegs sein werden.
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