Plankton-Roboter auf Tauchfahrt

La Jolla (USA) - Umhertreibendes Plankton: Winzige Krebstiere ernähren Wale und Fische – Algen und Bakterien können Gewässer stark belasten. Ganze Schwärme kleiner Roboterbojen sollen nun die noch ungeklärten Bewegungen dieser Kleinstorganismen erklären helfen. Dieses Ziel verfolgen kalifornische Meeresforscher, die erste Prototypen ihrer autonomen Messbojen erfolgreich getestet haben. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, tauchten ihre „Plankton-Roboter“ mehrere Stunden im Pazifik und sammelten Daten über die in etwa zehn Meter Tiefe vorherrschenden Meeresströmungen.

„Diese Schwarm-Sensoren eröffnen ein völlig neues Forschungsfeld bei der Erkundung der Ozeane“, sagt Jules Jaffe von der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla. Mit seinen Kollegen entwarf er die Tauchsonden, die möglichst günstig und zuverlässig sein sollten. Den Schwimmkörper fertigten sie aus zwei Plastikzylindern, die sich ineinander stecken ließen. Das Volumen konnte über einen integrierten, per Stellmotor bewegbaren Kolben verändert werden. Vergleichbar mit der Schwimmblase eines Fisches regulierte jede Tauchboje so ihren Auftrieb völlig selbstständig und hielt sich in einer konstanten Wassertiefe. Ohne eigenen Antrieb drifteten die Sonden genauso wie natürliches Plankton mit der Meeresströmung, die in einem etwa 300 Meter weiten Testareal vorherrschte.

Im Innern der Plastikhülle verbarg sich die Elektronik der Sonde – mitsamt Akku, Datenspeicher, Mikrofon, Kompass und Sensoren für Temperatur, Druck und Beschleunigung. Am oberen Ende stakte eine Antenne heraus, um nach dem Auftauchen die aktuelle, über Satellitenortung ermittelte Position an eine deutlich größere Mutterboje in der Nähe zu senden. Eine blinkende Leuchtdiode erleichterte das Einsammeln nach der fünfstündigen Pilotmission.

Mit den Messdaten der ersten 16 Tauchbojen zeigten sich Jaffe und Kollegen sehr zufrieden. Mit hoher Genauigkeit ließen sich die Meeresströmungen, mitunter durch Schwerewellen unter Wasser verursacht, aufzeichnen. Zugleich zeigten die Sensoren Änderungen von Temperatur und Druck an. Lärmquellen offenbarten sich über die akustischen Aufzeichnungen des Mikrofons. Jaffe plant sogar, seine Tauchbojen mit Kameras auszustatten, um einen noch genaueren Einblick in die Welt des Planktons zu erhalten.

Nach dem Testlauf mit den ersten 16 Tauchbojen sollen schon bald ganze Schwärme aus hunderten oder tausenden Plankton-Robotern die Unterwasserwelt erkunden. Solche Missionen könnten je nach Speicherkapazität der installierten Akkus sogar mehrere Tage dauern und weitaus größere Areale als bisher abdecken. Die autonomen Tauchbojen bieten damit ein großes Potenzial, offene Fragen zur Plankton-Bewegung zu beantworten. Damit würden sie die Erkundung der Ozeane, zu der heute schon die etwa 4.000 auf allen Weltmeeren driftenden Sensorbojen des Argo-Programms viele Daten beitragen, vorantreiben.