Smarte Sensoren steuern Industrieprozesse von morgen: Das HZDR koordiniert europäisches Doktoranden-Netzwerk TOMOCON

Eine am HZDR entwickelte Methode erlaubt die berührungslose Messung einer heißen Stahlschmelze – eine wichtige Voraussetzung, um das Befüllen der Gussform mit flüssigem Stahl zu steuern. Foto: HZDR/F. Bierstedt

Moderne hochparallele Rechnerarchitekturen sind heute in der Lage, riesige Datenmengen in hoher Geschwindigkeit zu verarbeiten. Damit können bildgebende Verfahren zunehmend die Rolle von Sensoren übernehmen, mit denen sich Maschinen und Industrieanlagen steuern lassen. In dem europäischen Verbundprojekt TOMOCON arbeiten zwölf Forschungseinrichtungen aus neun Ländern zusammen mit 15 namhaften Industrieunternehmen an neuen bildgebenden Sensoren und daran, diese in die Steuerung und Regelung verfahrenstechnischer Prozesse einzubinden. Start des Netzwerks ist am 1. September, die Koordination liegt beim Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).

Das wissenschaftliche Thema des neuen Europäischen Trainings-Netzwerks „Smart Tomographic Sensors for Advanced Industrial Process Control“ (TOMOCON) ist im Kontext der Digitalisierung industrieller Prozesse hochaktuell. Bildgebende Messverfahren haben – insbesondere mit der Entwicklung ultraschneller paralleler Datenverarbeitung – ein enormes Potenzial als Sensoren zur Echtzeit-Steuerung von Prozessen und Anlagen. Bekannt ist dieses Thema etwa aus dem Bereich des sogenannten autonomen Fahrens.

“Gemeinsam mit unseren internationalen Partnern wollen wir 15 jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern eine umfassende Doktorandenausbildung bieten. Neben ihren Forschungsprojekten sollen sie in den beteiligten Industrieunternehmen tätig werden. Drei Sommerschulen und ein Training zu Soft Skills durch die Graduierten-Akademie der TU Dresden runden das Ausbildungsprogramm ab“, erläutert der Projektkoordinator Professor Uwe Hampel vom HZDR.

Für viele industrielle Prozesse sind vor allem tomographische Messverfahren von großem Interesse, weil sie berührungsfrei Einblicke in die Anlagen liefern. Dabei gilt es, die Herausforderungen im industriellen Einsatz zu meistern. Um nur einige Fragestellungen zu nennen: Wie geht man mit aggressiven Prozessbedingungen oder hohen Datenraten um? Wie kann man Parameter für die Steuerung und Regelung intelligent aus Bilddaten extrahieren? Wie sehen neue Formen der Mensch-Maschine-Kommunikation aus? Entsprechend breit sind die Forschungsthemen für die 15 Nachwuchswissenschaftler, denn sie betreffen so unterschiedliche Gebiete wie die Mess- und Sensortechnik, Prozesstomographie, Prozesssteuerung und -regelung, Prozessmodellierung, Mensch-Maschine-Interaktion und massiv-parallele Datenverarbeitung.

Effiziente Industrieprozesse der Zukunft

Einen starken Praxisbezug erlangt das Vorhaben durch vier ausgewählte technische Demonstrationen. Bei der sogenannten Inline-Phasentrennung werden Flüssigkeiten verschiedener Dichte durch Zentrifugieren direkt im Inneren von Strömungskanälen getrennt. Die Steuerung mit tomographischen Sensoren soll die Trenngüte signifikant verbessern und die Bildung von Emulsionen vermindern. Dies stößt auf großes Interesse bei Unternehmen der Chemie- und Mineralöl-Verfahrenstechnik, wie den beteiligten Unternehmen Linde, Shell und Total. Beim zweiten Thema geht es um den kontinuierlichen Stahlguss, für den das HZDR eine eigene Magnetfeld-Tomographie entwickelt hat, um das Befüllen der Gussform mit flüssigem Stahl zu steuern. Gemeinsam mit der österreichischen Primetals Technologies und der TATA Steel wird das Verfahren nun bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten qualifiziert.

Drittens soll eine tomographische Feuchtemessung die Prozesstrocknung mit Mikrowellen energetisch optimieren. Dies wird anhand der Trocknung von imprägnierten Schäumen aus Kunststoff mit dem Anlagenhersteller Vötsch Industrietechnik und dem Anwender Pinta Elements demonstriert. Und schließlich kommen in der Kristallisation Ultraschall-Techniken zur Anwendung, die das Wachstum der Kristalle steuern und gleichzeitig deren Verteilung im Reaktor messen sollen. Dieses Thema begleiten die Sulzer AG und DuPont.

„Am HZDR verfolgen wir insbesondere die beiden ersten Themen sehr aktiv“, betont Uwe Hampel, der zugleich eine Stiftungsprofessur an der TU Dresden innen hat. „Wir sind stolz darauf, dass unser Vorhaben auch zu einer nachhaltigen Vernetzung akademischer und industrieller Partner in Europa und darüber hinaus beiträgt. Für das HZDR und die TU Dresden sind die in TOMOCON bearbeiteten Fragestellungen zentrale Probleme der Forschung zu effizienten Industrieprozessen der Zukunft. Deshalb werden auch zwei der insgesamt 15 Doktoranden an der TU promovieren.“

Weitere Informationen zu TOMOCON:

Die EU fördert jährlich im Rahmen der Marie-Sklodowska-Curie-Aktionen themenoffen internationale Doktoranden-Netzwerke, sogenannte Innovative Training Networks. Die Förderung solcher Netzwerke ist sehr begehrt. Im Aufruf 2017 gingen insgesamt 1.718 Anträge bei der EU ein. Weniger als zehn Prozent kommen zur Förderung. Das vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf koordinierte Projekt hat eine Laufzeit von vier Jahren und startet am 1. September 2017. Das Fördervolumen beträgt knapp vier Millionen Euro.

Akademische Partner: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Deutschland, Koordinator), Chalmers University of Technology (Schweden), Delft University of Technology (Niederlande), Institut National Polytechnique de Toulouse (Frankreich), Karlsruhe Institute of Technology (Deutschland), Lappeenranta University of Technology (Finnland), Technical University of Liberec (Tschechien), University of Technology Lodz (Polen), University of Bath (Großbritannien), University of Eastern Finland (Finnland), Technische Universität Dresden (Deutschland), Universidade Federal do Paraná Curitiba (Brasilien)

Industriepartner: Netrix S.A. (Polen), Teletronic Rossendorf GmbH (Deutschland), Rocsole Ltd. (Finnland),

CERG Fluides S.A.S. (Frankreich), Frames Group B.V. (Niederlande), Vötsch Industrietechnik GmbH (Deutschland), Pinta Elements GmbH (Deutschland), Primetals Technologies Austria GmbH (Österreich), Siemens AG (Deutschland), Linde AG (Deutschland), Total S.A. (Frankreich), Tata Steel Europe Ltd. (Niederlande), Shell Global Solutions International BV (Niederlande), DuPont Ltd. (Finnland), Sulzer AG (Schweiz)

__Weitere Informationen:

Prof. Uwe Hampel

Koordinator TOMOCON

Institut für Fluiddynamik am HZDR

AREVA-Stiftungsprofessur „Bildgebende Messverfahren für die Energie- und Verfahrenstechnik“ an der TU Dresden

Tel. +49 351 260-2772| E-Mail: u.hampel@hzdr.de

__Medienkontakt:

Dr. Christine Bohnet | Pressesprecherin und Leitung HZDR-Kommunikation

Tel. +49 351 260-2450 | E-Mail: c.bohnet@hzdr.de

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf | Bautzner Landstr. 400 | 01328 Dresden | www.hzdr.de

__Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:

- Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?

- Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?

- Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?

Zur Beantwortung dieser wissenschaftlichen Fragen betreibt das HZDR große Infrastrukturen, die auch von externen Messgästen genutzt werden: Ionenstrahlzentrum, Hochfeld-Magnetlabor Dresden und ELBE-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen.

Das HZDR ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, hat fünf Standorte (Dresden, Freiberg, Grenoble, Hamburg, Leipzig) und beschäftigt rund 1.100 Mitarbeiter – davon etwa 500 Wissenschaftler inklusive 150 Doktoranden.

NASA Announces Cassini End-of-Mission Media Activities

NASA's Cassini spacecraft is shown during its Sept. 15, 2017, plunge into Saturn's atmosphere in this artist's depiction. Cassini will use its thrusters to keep its antenna pointed at Earth for as long as possible while sending back unique data about Saturn's atmosphere. Credit: NASA/JPL-Caltech

On Sept. 15, NASA's Cassini spacecraft will complete its remarkable story of exploration with an intentional plunge into Saturn's atmosphere, ending its mission after nearly 20 years in space. News briefings, photo opportunities and other media events will be held at NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, California, and will air live on NASA Television and the agency's website.

NASA also will hold a media teleconference Tuesday, Aug. 29 to preview activities for Cassini during its final two weeks.

Launched in 1997, Cassini arrived in orbit around Saturn in 2004 on a mission to study the giant planet, its rings, moons and magnetosphere. In April of this year, Cassini began the final phase of its mission, called its Grand Finale -- a daring series of 22 weekly dives between the planet and its rings. On Sept. 15, Cassini will plunge into Saturn, sending new and unique science about the planet's upper atmosphere to the very end. After losing contact with Earth, the spacecraft will burn up like a meteor. This is the first time a spacecraft has explored this unique region of Saturn -- a dramatic conclusion to a mission that has revealed so much about the ringed planet.

Cassini flight controllers will monitor the spacecraft's final transmissions from JPL Mission Control. Interviews with mission engineers and scientists will be available for media.

Cassini Media Events and Schedule

(All media teleconferences and NASA TV news conferences will be available on the agency’s website, and times are subject to change)

Tuesday, Aug. 29

·         2 p.m. EDT -- Media teleconference about spacecraft science and operations activities for the final orbits leading up to the end of the mission will include:

·         Curt Niebur, Cassini program scientist, Headquarters, Washington

·         Earl Maize, Cassini project manager, JPL

·         Linda Spilker, Cassini project scientist, JPL

Visuals discussed during the telecon will be available at the start of the event at:

https://www.nasa.gov/cassinitelecon

Wednesday, Sept. 13

·         1 p.m. EDT -- News conference from JPL with a detailed preview of final mission activities (also available on NASA TV and online)

·         11:15 a.m. PDT -- Media tours of Mission Control (each group tour will last about half an hour)

Thursday, Sept. 14

·         10 a.m. to 3 p.m PDT -- NASA Social -- onsite gathering for 30 pre-selected social media followers (JPL-accredited media may also attend). Events will include a tour, and a speaker program that will be carried on NASA TV and online.

·         After 2 p.m. PDT -- Media tours of Mission Control

·         About 8 p.m. PDT -- Final downlink of images expected to begin (streamed online only)

Friday, Sept. 15: End of Mission

·         7 to 8:30 a.m. EDT -- Live commentary on NASA TV and online. In addition, an uninterrupted, clean feed of cameras from JPL Mission Control, with mission audio only, will be available during the commentary on the NASA TV Media Channel and on Ustream.

·         About 8 a.m. EDT -- Expected time of last signal and science data from Cassini

·         9:30 a.m. EDT -- Post-mission news conference at JPL (on NASA TV and online)

To participate by phone in any of the three briefings, media must contact Andrew Good at andrew.c.good@jpl.nasa.gov or 818-393-2433 by one hour before each of the briefings’ start time. To attend the Sept. 13 and Sept. 15 news conferences in person, media must have credentials arranged in advance. Media and the public also may ask questions during the events using #askNASA.

For online streaming, visit:

https://www.nasa.gov/live

To watch the news conferences online, visit:

https://www.nasa.gov/live

http://www.youtube.com/nasajpl/live

Accreditation

To cover these events at JPL, media must have pre-arranged credentials issued via the JPL Media Relations Office. The deadlines to apply for credentials have passed.

Pre-arranged media credentials may be picked up at JPL Visitor Reception, located at 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, starting Sept. 13 between 8 a.m. and 4 p.m. PDT. U.S. media must present a valid form of government-issued photo identification to obtain credentials. Non-U.S. citizens must present their valid passport and visa or permanent resident alien registration card.

Interview Opportunities

For interviews with mission team members at JPL, media with JPL credentials may schedule interviews in the JPL newsroom or by calling 818-354-5011. Offsite media may schedule phone or Skype interviews by calling 818-354-5011.

JPL Tours

On Sept. 13, tours of JPL mission control are available to media. Space is limited and will be filled on a first-come, first-served basis. Media wishing to join a tour must have a JPL media credential and must make a reservation with the JPL Media Relations Office at 818-354-5011, or sign up in person at the JPL Newsroom.

Resources

A Cassini press kit will be available beginning on Aug. 29 at:

https://saturn.jpl.nasa.gov/mission/grand-finale/for-media

Video for the Cassini mission is available for download at:

https://vimeo.com/album/4649677

The Cassini-Huygens mission is a cooperative project of NASA, ESA (European Space Agency) and the Italian Space Agency. JPL manages the mission for NASA's Science Mission Directorate. JPL designed, developed and assembled the Cassini orbiter.

For more information on the Cassini mission's finale, including graphics, fact sheets, press kit, and an up-to-date timeline of mission events, visit:

https://saturn.jpl.nasa.gov/grandfinale

Follow the mission on social media at:

http://www.twitter.com/CassiniSaturn

https://www.facebook.com/NASACassini

Media Invited to Talk to Record-Breaking NASA Astronaut Before Landing

NASA astronaut Peggy Whitson posted this image to her Twitter account (@AstroPeggy) of her storing blood samples in the International Space Station's ultra-cold freezer for eventual return to Earth. Credits: NASA

NASA astronaut Peggy Whitson’s final news conference from the International Space Station will air live on NASA Television and the agency’s website at 1 p.m. EDT on Wednesday, Aug. 30.

The 30-minute news conference will take place just days before Whitson returns to Earth after spending more than nine months aboard the orbiting laboratory, and breaking a number of records in space. Media may ask questions from NASA’s Johnson Space Center in Houston or Kennedy Space Center in Florida, as well as by phone.

To attend the briefing at Johnson, U.S. media must request credentials from the Johnson newsroom at 281-483-5111 no later than 5 p.m. on Tuesday, Aug. 29. To ask questions by phone, media must call the Johnson newsroom no later than 12:40 p.m. on Wednesday, Aug. 30.

All media accreditation requests for Kennedy must be submitted by 2 p.m. on Monday, Aug. 28, online at:

https://media.ksc.nasa.gov/

To access Kennedy, all media representatives must present two forms of unexpired, government identification. One form must include a photo, such as a passport or driver’s license. Questions about accreditation should be directed to Jennifer Horner at jennifer.p.horner@nasa.gov or 321-867-6598.

Whitson launched to the space station Nov. 17, from the Baikonur Cosmodrome in Kazakhstan and is set to return Saturday, Sept. 2. She will land in Kazakhstan at 9:22 p.m. (7:22 a.m. Kazakhstan time on Sept. 3) along with NASA’s Jack Fischer and cosmonaut Fyodor Yurchikhin of the Russian space agency, Roscosmos. Fischer and Yurchikhin have been Whitson’s crew mates since they arrived at the space station in April.

Whitson and Fischer will return to Houston’s Ellington Field on Sunday, Sept. 3.

After landing, Whitson will hold the U.S. record for cumulative time in space, with 665 days in space during three long-duration missions. She was originally scheduled to return to Earth in June, but her mission was extended in March, increasing the amount of valuable astronaut time available for hundreds of experiments she and her crewmates participated in. She is the woman who has spent the longest time in orbit during a single spaceflight (288 days). Whitson also holds the records for most spacewalks and time spent spacewalking by a female astronaut. During her second mission, she became the first woman to command the space station, and during this mission, she became the first woman to command the station twice – she was station commander from April 9 through June 1.

Find Whitson’s full biography at:

https://www.nasa.gov/astronauts/biographies/peggy-a-whitson

Follow Whitson on social media at:

https://twitter.com/astropeggy

https://www.facebook.com/NASAastronautPeggyWhitson

https://astropeggy.tumblr.com/

Grapefruits gegen Malaria: Düsseldorfer und Kölner Studierendenteam beim iGEM-Wettbewerb

iGEM-Teammitglied im Labor. Das Team besteht aus Studierenden verschiedener Disziplinen der HHU und der Universität zu Köln. Fotograf: HHU / Hendrik Cooper

Düsseldorf, 24.08.2017 – Auch dieses Jahr haben sich wieder ausgewählte Studierende unterschiedlicher Semester und Studiengänge der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) zusammengefunden, um gemeinsam am internationalen iGEM-Wettbewerb teilzunehmen. Sie kollaborieren mit der Universität zu Köln. Das Team aus Bachelor- und Masterstudenten will dieses Jahr dabei helfen, Abwehrmittel gegen Mücken auch für ärmere Länder erschwinglich zu machen. Ein Wirkstoff aus der Grapefruit spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Malaria und andere von Mücken übertragene Krankheiten betreffen weit über drei Milliarden Menschen weltweit. Chemische Maßnahmen, die eingesetzt werden, um Menschen vor Stichen zu schützen, sind entweder teuer oder mit erheblichen gesundheitlichen Risiken verbunden.

Seit einiger Zeit gewinnt ein Molekül im Kampf gegen Malaria mehr und mehr Aufmerksamkeit, da es sowohl sehr effektiv bei der Abwehr gegen Mücken und Zecken wirkt, als auch umweltfreundlich und vor allem gesundheitlich unbedenklich für den Menschen ist: das so genannte Nootkaton. Dieser Stoff findet sich in der Schale der Grapefruit und ist für den charakteristischen Geruch der Frucht verantwortlich. Was die Massenproduktion des gutriechenden Mückenabwehrmittels jedoch noch aufhält, sind dessen enorme Produktionskosten: Nootkaton muss immer noch aus den Fruchtschalen gewonnen werden, in denen es nur in sehr geringen Mengen vorkommt. Auch eine biotechnologische Produktion ist derzeit nicht möglich, da der Stoff nicht nur Mücken, sondern auch die zur Synthese verwendeten Mikroorganismen schädigt und diese abtötet, bevor signifikante Mengen produziert werden können.

In ihrem diesjährigen iGEM-Projekt versucht nun das Gemeinschaftsteam aus HHU und Universität zu Köln, ein künstliches Kompartiment in Mikroorganismen zu integrieren, in dem die Herstellung von Nootkaton ablaufen kann, ohne den Lebenszyklus der Zellen zu beeinträchtigen.

„Die Herstellung vieler anderer Stoffe steht vor den gleichen Problemen wie Nootkaton“, sagt René Inckemann, Student an der HHU und Leiter des Teams. „Wir sehen großes Potenzial für die Anwendung unseres künstlichen Kompartiments auch in anderen Bereichen, wie zum Beispiel der Produktion von Taxol, das in der Krebstherapie eingesetzt wird.“

Der iGEM-Wettbewerb

Seit über zehn Jahren richtet die iGEM-Foundation einen internationalen Wettbewerb aus, bei dem die Teilnehmer selbstständig ein Projekt im Bereich der Synthetischen Biologie auf die Beine stellen wollen. Diese Projekte orientieren sich an aktuellen Themen und versuchen, entweder nützliche neue Werkzeuge und Verfahren für die Wissenschaft zu entwickeln oder bestehende Probleme von Industrie, Medizin und Umwelt zu lösen. Das übergeordnete Ziel des Wettbewerbs ist es, die Welt über die Möglichkeiten der Synthetischen Biologie aufzuklären und mit den Projekten zu verbessern. Ein Jahr haben die teilnehmenden Teams Zeit, um ihre Idee zu planen und in die Tat umzusetzen. Dabei müssen sie sowohl den wissenschaftlichen Teil im Labor selbst organisieren, als sich auch um Finanzierung durch Sponsoren kümmern.

„Verantwortung übernehmen und eigenständige Arbeit dieser Art begegnen uns im Studium so nicht. Die Erfahrung im Labor und im organisatorischen Bereich sind die Arbeit absolut wert“, erläutert Hendrik Cooper, eines der Teammitglieder.

Bis zum November 2017 hat das Team noch Zeit, um an seinem Projekt zu forschen, bevor es die Ergebnisse seiner Arbeit beim großen Zusammentreffen aller iGEM-Teams in Boston (USA) vorstellt.

iGEM-Team Düsseldorf
Redaktion: Dr.rer.nat. Arne Claussen
Stabsstelle Presse und Kommunikation
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Universitätsstraße 1
40225 Düsseldorf
Tel.:   49 211 81-10896
Fax:   49 211 81-15279
arne.claussen@hhu.de
www.hhu.de

Die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) ist seit 1965 die Universität der Landeshauptstadt und eine feste Größe in der deutschen Hochschullandschaft.
An ihrer Medizinischen, Mathematisch-Naturwissenschaftlichen, Philosophischen, Wirtschaftswissenschaftlichen und Juristischen Fakultät studieren rund 32.000 Studierende. Im Fokus der wissenschaftlichen Forschung stehen traditionell die Lebenswissenschaften. Zuletzt konnte im Rahmen der „Exzellenzinitiative“ von Bund und Ländern die Förderung eines Exzellenzclusters in der Pflanzenzüchtungsforschung gewonnen werden.
Mehr zur HHU im Internet unter www.hhu.de.

Eilt: Hilfe braucht Hilfe – bitte helfen Sie jetzt!

Ines Nolden

Die Deutsche-Direkthilfe e.V.

Die Deutsche-Direkthilfe e.V. braucht jetzt Ihre Hilfe, um Menschen in Not helfen zu können:

·        Rita braucht 83 Euro für einen neuen gebrauchten Herd!

·        Else braucht eine Zuzahlung für die Medikamente der kranken Mutter.

·        Kevin fehlt das Geld, um Fotokopien für Bewerbungsunterlagen zu machen.

·       Hermann braucht ein paar neue Schuhe – der Nachbarshund hat einen seiner letzten Lauf-Schuhe verschleppt.

·       Nele möchte ihrer Tochter eine kleine Freude machen zum Geburtstag – aber das Geld für den Zoo ging für Lebensmittel drauf.

Deshalb ist hier mein Spendenaufruf an alle Leserinnen und Leser: 

Helfen Sie denen, die anderen helfen – auf dass diese Menschen weiter helfen können:

http://deutsche-direkthilfe.de/spendenaufruf

Ich danke Ihnen von Herzen,

Lilli Cremer-Altgeld

Alfred-Wegener-Institut: Neue Technologien für die Arktisforschung

Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Helmholtz-Allianz ROBEX testet auf Polarstern-Expedition innovative Technologien

[18. August 2017] 

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Das Gerät ist eines von mehreren Demonstrationsprojekten robotischer Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX entwickelt haben und nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen testen. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

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„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der Biogeochemiker hat den Tiefsee-Crawler gemeinsam mit AWI-Ingenieuren entwickelt und auf einer Polarstern-Expedition am 11. Juli 2016 im Arktischen Ozean ausgebracht. Für den Fall, dass die Wissenschaftler das Gerät nicht direkt von Bord akustisch ansteuern und aufsteigen lassen können, ist das ROV Kiel 6000 vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel mit an Bord. Das ferngesteuerte Unterwasserfahrzeug kann, im Notfall, den Ballastabwurf mechanisch auslösen und der TRAMPER kommt an die Wasseroberfläche. Einmal aufgetaucht, kann er per GPS und UKW-Peilsender geortet werden und die Polarstern fährt dann zur entsprechenden Position, um den TRAMPER zu bergen.

AWI-Tiefseeroboter TRAMPER am Meeresgrund (Foto: ROV-Team GEOMAR)

Wenzhöfers Gedanken kreisen stärker um den Datenschatz, den er sich erhofft: „Ich bin sehr gespannt, ob TRAMPER alle seine vorprogrammierten Messungen wie geplant durchgeführt hat“, sagt der wissenschaftliche Leiter der Polarstern-Expedition und Biogeochemiker in der Helmholtz-Max-Planck-Brückengruppe für Tiefsee-Ökologie und -Technologie. „Wir haben in der ROBEX-Allianz natürlich bei der Berechnung des Strombedarfs mit einbezogen, dass der Unterwasserroboter ein Jahr lang, ohne jeglichen Kontakt, in rund 2.500 Metern Tiefe extremen Temperaturen von etwa minus 0,8 °C ausgesetzt ist. Da einen solchen Einsatz jedoch vor uns in der Arktis noch niemand gewagt hat, besteht ein Risiko, dass irgendetwas nicht so geklappt hat, wie vorher berechnet“, so Wenzhöfer.

Der wissenschaftliche Auftrag von TRAMPER ist die kontinuierliche Messung der Sauerstoffzehrung am Meeresboden. Jeden Montag fährt er dafür 15 Meter über den Meeresgrund, um eine ungestörte Fläche zu erreichen. Eine Bilderkennungskamera prüft dort die Oberfläche: Sollten Steine oder ähnliches zu erkennen sein, fährt TRAMPER noch einmal einen Meter weiter. Anschließend erfolgt eine hochauflösende Fotografie der Messstelle, bevor die eigentliche Messung beginnt. Dabei werden Sensoren in kleinen Schritten von 0,1 Millimeter in das Sediment gefahren, die die Sauerstoffverteilung in den oberen zehn Zentimetern Meeresboden messen. Anschließend geht das Gerät für eine Woche in den Ruhezustand, damit die Energie für die über 52 Wochen Messzyklus reicht. Die übergeordnete Fragestellung der Sauerstoffmessungen ist, wie der Kohlenstoffkreislauf im Meer genau funktioniert, die Organismen am Meeresboden mit Nahrung versorgt werden und welche Veränderungen im Zuge des Klimawandels auftreten (weitergehende Infos in dieser Pressemitteilung). Die Wissenschaftler planen, die Daten auszulesen, den TRAMPER mit neuen Sensoren und Batterien zu bestücken und ihn ein weiteres Jahr im Langzeitobservatorium AWI-Hausgarten einzusetzen.

Robex Familienfoto im DFKI Salzwasserbecken (Foto: Lars Grübner)

„Besonders spannend wird die Expedition auch für die ROBEX-Weltraumforscher, die teilweise erstmals auf einem Schiff arbeiten“, sagt die ROBEX-Koordinatorin Martina Wilde (ROBEX steht für Robotische Exploration unter Extrembedingungen). Sie erproben gemeinsam mit Tiefseeforschern weitere innovative Schlüsseltechnologien. So sollen zwei große Brüder von TRAMPER erstmals in der arktischen Tiefsee eingesetzt werden: der ebenfalls am AWI entwickelte NOMAD und der autonome Crawler VIATOR der unter der Führung vom GEOMAR gemeinsam mit Airbus und dem Deutschen Zentrum für künstliche Intelligenz (DFKI) entworfen und getestet wurde. VIATOR geht von seiner Basisstation MANSIO aus auf wissenschaftliche Erkundungsfahrt und findet mithilfe von Navigationssoftware und –markern aus der Raumfahrt selbständig zurück zu seiner „Garage“. Das MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, Airbus und die Universität Würzburg haben gemeinsam einen Gleiter entwickelt, dessen besondere Herausforderungen in dem konstruktiven Design eines Unterwasser-Nurflüglers und dessen Steuerung liegen, die eine räumlich hochauflösende Untersuchung der oberen Ozeanschicht ermöglichen. Weiterentwickelte unbemannte Luftfahrzeuge des AWI und der Universität Würzburg sollen das autonome Unterwasserfahrzeug PAUL vom AWI bei der Navigation in schwer zugänglichen, eisbedeckten Regionen unterstützen. Außerdem wird das „Lab on a Chip“ getestet, ein hochintegriertes, miniaturisiertes Analysegerät für chemische Messungen, das sowohl in unterschiedlichen Unterwassertechnologien, als auch in zukünftigen Raumfahrtsystemen eingebaut werden kann. Unterstützt und beobachtet werden alle diese Neuentwicklungen vom ROV Kiel 6000des GEOMAR, einem ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug mit Video- und Kamerasystemen.

Auf dieser Polarstern-Expedition betreten die Weltraum- und Tiefseeforscher mit vielen ihrer Technologien Neuland. „Die Zusammenarbeit in der Allianz ist für beide Seiten total spannend, weil wir so viel voneinander lernen können“, berichtet Martina Wilde. „So unterschiedlich der Weltraum und die Tiefsee auf den ersten Blick sind: Beides sind extreme Lebensräume, für deren Erkundung wir neue Technologien benötigen“, so die ROBEX-Koordinatorin, die hofft, dass diese Tiefsee Demonstrations-Mission ebenso erfolgreich wird, wird die Tests der Weltraumtechnologien, die im Juni 2017 auf dem Vulkan Ätna stattfanden.  

Im Helmholtz-Polarstern-Blog könnne Sie die Expedition mitverfolgen.

Video: TRAMPER in der Tiefsee