Ocean Discovery X Prize: Autonome Fraunhofer-Roboter erforschen die Tiefsee

Öffentliche Vergaberichtlinien und agile Arbeitsweise: Die Teilnahme am Ocean Discovery X Prize war nicht einfach für die Forscher des Fraunhofer Instituts IOSB. Deren autonome Tauchroboter zur Tiefseekartierung schafften es unter die besten fünf weltweit.

Ein Bericht von Werner Pluta veröffentlicht am 14. Juni 2019, 12:13 Uhr

Autonomes Unterwassserfahrzeug Great Diver: Mars und Mond sind besser kartiert als große Teile des Meeresbodens. (Bild: Fraunhofer IOSB)

Für das Treppchen hat es nicht ganz gereicht, aber die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB haben trotzdem eines der besten aktuell verfügbaren Systeme für die Kartierung der Tiefsee entwickelt: Beim Shell Ocean Discovery X Prize kam das Team Arggonauts unter die letzten fünf von 32 Teilnehmern. Wie geht es weiter, wenn nach gut drei Jahren ein solches Projekt beendet ist?

Das Konzept der Fraunhofer-Forscher sieht ein Tandem aus einem autonomen Oberflächenfahrzeug, dem Water Strider, und einem autonomen Tauchboot, dem Great Diver, vor. Insgesamt haben sie fünf dieser Tandems gebaut, die im Schwarm ausrückten und autonom den Meeresboden bis in eine Tiefe von 4.000 Metern kartierten. Dadurch wird die Kartierung des Meeresbodens deutlich weniger aufwendig und damit günstiger als derzeit.

Gründe, die Tiefsee besser kennenzulernen, gibt es aber genug: Wir wissen heute über den Mond oder den Mars besser Bescheid als über die Tiefsee. Von der Auflösung der dreidimensionalen Geländestruktur her sind die Oberflächen der Himmelskörper besser kartiert als große Teile des Meeresbodens. Und das dürfte sich so schnell nicht ändern. Denn die Tiefseeexploration ist eine teure Angelegenheit. Bisher wird das von Forschungsschiffen aus gemacht, deren Einsatz gut und gerne einen niedrigen sechsstelligen Betrag kostet - pro Tag versteht sich.

Dass die Karten so schlecht sind, "ist natürlich an sich schon mal für einen erkenntnisgetriebenen Forscher ein unbefriedigender Zustand", sagt Ulrich Pontes, Sprecher des Fraunhofer-Instituts in Karlsruhe, im Gespräch im Golem.de. Aber es geht nicht nur darum, das Gelände besser zu kennen. Wie viele Schiffe liegen noch auf dem Meeresgrund, die zu erforschen sich lohnen könnte? Außerdem gibt es dort unten viele Lebensformen, von denen wir noch nichts wissen, die wir aber kennen sollten, wenn wir sie schützen wollen.

Und schließlich gibt es wirtschaftliche Interessen: Das kann die - umstrittene - Suche nach Bodenschätzen wie Öl- und Gasvorkommen unter dem Meeresgrund, aber auch die nach unterseeischen Lagerstätten von Mineralien sein. Aber auch Unternehmen, die Seekabel verlegen und betreiben, hätten einen Nutzen davon.

Ziel des X-Prize war es deshalb, Systeme zu entwickeln, die die Tiefseeexploration ohne den großen Aufwand mit Forschungsschiff und großer Besatzung betreiben. Um das Pensum bis zum Finale zu schaffen, war einiges zu tun. "Es war in vieler Hinsicht sehr herausfordernd. Es ist auch die Natur und der Sinn solcher X-Prize- und ähnlicher Technologiewettbewerbe, dass man versucht, über eine Latte zu springen, die aus anfänglicher Sicht fast schon absurd hoch hängt", sagt Pontes.

Das erforderte eine Arbeitsweise, die für die Fraunhofer-Forscher ungewohnt war. Da die Institute der Gesellschaft öffentliche Gelder erhalten, müssen sie sich an Vergaberichtlinien halten. Das bedeutet, Käufe oder Aufträge müssen ab einer bestimmten Geldsumme ausgeschrieben werden. So ein Verfahren dauere normalerweise drei bis sechs Monate. Vor allem dann, wenn das Bauteil dringend gebraucht wird, kann das die Nerven der Teammitglieder strapazieren. " Diese Randbedingung macht es natürlich nicht einfacher, unter Zeitdruck voranzukommen", erzählt Pontes. "Das war schon eine fremde Welt für uns als Fraunhofer-Institut."

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Autonome Tauchboote Great Diver (Bild: Fraunhofer IOSB)

Für die kombinierte Software- und Hardware-Entwicklung entwickelte das Team eine agile Arbeitsweise basierend auf der Scrum-Methodik. "Da haben wir viel gelernt, das sind Erfahrungswerte, die bleiben - wo wir hier sonst doch ganz anders ticken", sagt Pontes.

Kurz vor dem Finale wurde es noch mal hektisch: Logistische Probleme beim Transport der Ausrüstung und Pech mit dem Wetter behinderten das Finale in Griechenland. So erwies sich der Kran - trotz nominell ausreichender Nennlast - als ungeeignet, so dass ein anderer bestellt werden musste. "Manche Komponenten waren tatsächlich nicht so fertig und ausgetestet, wie wir uns das gewünscht hätten. In so einem Wettbewerb kommen wohl grundsätzlich nur Betaversionen zum Einsatz, aber wir waren an manchen Stellen noch im Alpha-Stadium. Deshalb hat auch nicht alles hundertprozentig funktioniert", gibt Pontes zu.

Doch das Konzept hat sich mit den autonomen Tandems aus Water Strider und Great Diver als funktionsfähig erwiesen.