Schallwellen sind eine der wenigen zuverlässigen Unterwasser-Kommunikationssysteme. Kann ein Netzwerk von akustischen Ortungsgeräten die Navigation von U-Booten unterstützen, Meerestiere schützen und Unfälle bei Ölbohrungen verhindern? Ein tief gehender Bericht – diese Woche bei “Futuris”.
In Norwegen testen Wissenschaftler autonome Geräte, die hören und melden können, was unter Wasser passiert.
Kyle Zhang, Forscher für drahtlose Kommunikation an der niederländischen Universität Twente:
“In diesem Gerät ist Elektronik zur Erfassung und Interpretation von Schallwellen eingebaut – wir können es vor Ort auswerten, wenn wir ein Schiff oder das Auslaufen einer Ölleitung erkennen wollen. Wir können alles von hier aus bedienen, und der Sensor leitet das Signal an die Leitstelle, an das Kontrollzentrum.”
Gasblasen können ein Indiz für eine undichte
Pipeline sein. Ein Sensorsystem erkennt den Klang der Blasen und warnt die Ingenieure vor einem möglichen Leck.
Aber funktioniert das auch über weite Entfernungen, tief im Meer?
Ein europäisches Forschungsprojekt arbeitet daran, ein Schallwellen-Überwachungs-Netzwerk aufzubauen.
Paul Havinga, Professor für Informatik an der Universität Twente und CLAM Projektkoordinator:
“Wir platzieren Unterwasser-Sensorgeräte – sie sitzen tief im Wasser und überwachen die Umgebung. Wenn sie einen Fehler registrieren, treten sie miteinander in Verbindung und senden einen Alarm, wenn nötig an die Küste.”
Speziell entwickelte Sensorsysteme sind Hunderte Meter tief in einem bestimmten Abstand voneinander am Meeresgrund angeordnet. Der eingebaute Akku ermöglicht den Geräten, kabellos zu arbeiten.
Paul Havinga:
“Das ist ein großes Gerät, bestimmt für den Einsatz in bis zu mehreren Kilometer tiefen Gewässern. Man sieht das am Gehäuse und auch an der Elektronik – sie sind für eine
höhere Betriebssicherheit, eine große Reichweite, einen hohen Datendurchlauf und eine hohe Qualität ausgelegt.”
Die Systeme können durch akustische Signale miteinander kommunizieren. Im Schiffs-Leitstand überwachen Computer-Ingenieure die schnelle Weiterleitung einer codierten Nachricht zwischen den Ortungsgeräten des gesamten Unterwasser-Netzwerks.
Roberto Petroccia, Informatiker an der Universität von Rom:
“Das Besondere an diesem System ist, dass nicht nur zwei Geräte miteinander kommunizieren, sondern dass alle Geräte des Netzwerks miteinander kooperieren, um anspruchsvolle Aufgaben zu bewältigen. Das können Sie hier sehen, es gibt mehrere Geräte, die nicht direkt miteinander in Verbindung treten können, aber sie arbeiten zusammen, um die Informationen an die zentrale Leitstelle zu senden, die den Status des Netzwerks überwacht.”
Sobald ein Unterwassersensor ein Leck entdeckt, sendet er seine Koordinaten mittels Schallwellen. Andere Sensoren hören, wiederholen und geben die akustische Meldung weiter.
Um das Überwachungs-Netzwerk von der Wasseroberfläche aus zu erreichen, nutzen die Wissenschaftler schwimmende Kommunikationsbojen, die die akustischen Meldungen in Funksignale und auch wieder zurück in Schallwellen verwandeln.
Arne Lie, Forscher für Radio- und Wasserkommunikation, SINTEF ICT:
“Damit kann man tatsächlich Verbindung zu dem Unterwassersystem aufnehmen. Die Bojen können den aktuellen Stand der Unterwasser-Ortungsgeräte abfragen und die Informationen weiterleiten. Wir verwenden akustische Signale unter Wasser, weil elektromagnetische Wellen im Salzwasser nicht gut weitergeleitet werden.”
In Zukunft können akustische Netzwerke für viele Aufgaben verwendet werden – wie zum Beispiel für die Navigation unter Wasser, das Verfolgen von Meerestieren, die Überwachung von Öl-Pipelines oder den Schutz von Bohrinseln vor Unfällen.
Paul Havinga:
“Das System kann die Welt sicherer machen, es trägt zum Umweltschutz bei. Wir können Gefahren erkennen – so hätte zum Beispiel die durch BP verursachte Ölpest vor einiger Zeit verhindert werden können.”
Die Unterwasser-Überwachungssysteme werden ständig weiter entwickelt, um sie noch effizienter und zuverlässiger zu machen.
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