Wie auf dem Mars 27.04.2016, 10:52 Uhr

Laserlicht stöbert in der Tiefsee nach Bodenschätzen

Der Meeresboden liegt voller Bodenschätze: Kupfer, Mangan, Gold und Silber, aber auch Selen, Tellur oder Indium finden sich dort. Allerdings ist es sehr aufwendig, diese zu bergen. Ein laserbasiertes autonomes System soll künftig Proben wie Manganknollen detektieren und direkt auf dem Grund der Tiefsee auf ihre Zusammensetzung analysieren.

Schwarzer Raucher: Bei dem "Rauch" handelt es sich um schwarze, staubähnliche Partikel, die im Wasser gelöst sind. 

Schwarzer Raucher: Bei dem "Rauch" handelt es sich um schwarze, staubähnliche Partikel, die im Wasser gelöst sind. 

Foto: DLR

Die Tiefsee auf der Erde ist noch weitgehend unerforscht. Dabei liegen dort vielfältige Schätze verborgen. Aber eben in mehreren tausend Metern Tiefe, wo ein extremer Wasserdruck herrscht. Keine guten Bedingungen also, um wissenschaftliche Forschung zu betreiben. Eines aber ist klar: Die Tiefsee ist ein wichtiger Rohstofflieferant der Zukunft. Zu finden sind die wertvollen Metalle als Ablagerungen an hydrothermalen Schloten. Das sind die sogenannten schwarzen Raucher, die eine direkte Verbindung zum Inneren des Planeten aufweisen. Sie können aber auch als dicke Sulfidkrusten auftreten oder als Manganknollen am Grund der Tiefsee verstreut sein.

Bisher mühseliges Stochern im Nebel der Tiefsee

Es ist bisher ein mühseliges Abtauchen in die Tiefe mit ferngesteuerten oder autonomen Tauchrobotern, die dann mit Greifarmen Proben vom Meeresboden entnehmen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH-Firmenlogo
Softwareentwickler und Softwaretester im Bereich virtuelle Simulation (gn) ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
Max-Planck-Institut für Kernphysik-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) als Leitung der Betriebstechnik Max-Planck-Institut für Kernphysik
Heidelberg Zum Job 
ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH-Firmenlogo
Senior Softwareentwickler Missionsautomatisierung für FCAS (gn) ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH
Berlin, Fürstenfeldbruck, Koblenz Zum Job 
ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH-Firmenlogo
Expert Systems Engineering Drohnenabwehr (gn) ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
Kölner Verkehrs-Betriebe AG-Firmenlogo
Ingenieur*in Betriebsleiterbüro (m/w/d) Kölner Verkehrs-Betriebe AG
Schwermetall Halbzeugwerk GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Automatisierungstechniker (m/w/d) Schwermetall Halbzeugwerk GmbH & Co. KG
Stolberg Zum Job 
GDMcom-Firmenlogo
Teamleiter Automation (m/w/d) GDMcom
Leipzig Zum Job 
STC Germany GmbH-Firmenlogo
Ingenieur/Techniker vorzugsweise für Hochfrequenztechnik (m/w/d) STC Germany GmbH
Frontenhausen Zum Job 
GDMcom-Firmenlogo
Sachbearbeiter für Verwaltung von Liegenschaften und Dienstbarkeiten (w/m/d) GDMcom
Leipzig Zum Job 
GDMcom GmbH-Firmenlogo
Systemingenieur für Informations- und Telekommunikationstechnik (m/w/d) GDMcom GmbH
Leipzig Zum Job 
Griesemann Gruppe-Firmenlogo
(Lead) Ingenieur EMSR-Technik (m/w/d) Griesemann Gruppe
Wesseling Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur Straßenplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Kempten Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur für Bauvorbereitung und -leitung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Kempten Zum Job 
Zink Ingenieure GmbH-Firmenlogo
Landschaftsarchitekt / Ingenieur (m/w/d) Zink Ingenieure GmbH
Lauf, Offenburg, Teningen Zum Job 
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) - CVD-Diamant-Technologie Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Freiburg im Breisgau Zum Job 
IMS Messsysteme GmbH-Firmenlogo
Elektrotechnikingenieur/-techniker (m/w/i) für die Prüfung von Messsystemen IMS Messsysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
Mehler Vario System GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Bereich Entwicklung neue Systeme Mehler Vario System GmbH
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Bauingenieur als Projektleiter Bau und Erhaltung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
Kempten Zum Job 
ONEJOON GmbH-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur (m/w/d) für unser Test Center im Bereich Anlagenbau / Thermoprozesstechnik ONEJOON GmbH
Bovenden Zum Job 
Gesteinsprobe aus 2500 Meter Tiefe. 

Gesteinsprobe aus 2500 Meter Tiefe.

Quelle: DLR

Diese bringen sie zurück an die Wasseroberfläche zum Forschungsschiff, in dessen Laboren die Proben dann untersucht werden. Oft findet sich nichts Verwertbares und der ganze teure Tauchgang war umsonst.

Analyse direkt am Meeresboden

Abhilfe schaffen soll bald ein laserbasiertes, autonomes System, welches jetzt vom Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) in den nächsten vier Jahren gemeinsam mit acht weiteren europäischen Partnern entwickelt wird. Koordiniert wird das Projekt vom Welding Institute (TWI Ltd.) in Großbritannien. Es ist eine Kombination aus einem Tauchroboter und einer an Bord installierten Element-Analyse-Einheit. Dieser kombinierte Tauchroboter sinkt hinab auf den Meeresboden und kartografiert dort den Untergrund.

Der Laserkopf des Anaylsegeräts dürfte nicht viel größer werden als eine Euro-Münze. Auf dem Bild zu sehen ist ein Prototyp für die ESA-Raumsonde Exomars.

Der Laserkopf des Anaylsegeräts dürfte nicht viel größer werden als eine Euro-Münze. Auf dem Bild zu sehen ist ein Prototyp für die ESA-Raumsonde Exomars.

Quelle: Laser Zentrum Hannover

Er vermittelt den Forschern an der Oberfläche mittels Kameras und Vermessungssystemen ein erstes Bild der Lage. Vielversprechende Stellen oder auch Objekte wie Manganknollen kann der Tauchroboter detektieren und mit seiner Analyseeinheit direkt vor Ort am Meeresboden ihre Zusammensetzung bestimmen.

Zum Einsatz soll laserinduzierte Plasmaspektroskopie kommen

Dafür beschießt der Tauchroboter die Probe mit Laserpulsen. Bei dieser laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) wird die Probe so stark erhitzt, dass sich an der Auftreffstelle des Laserstrahls ein Plasma bildet. Dieses sendet Licht aus, aus dessen Spektrum das Gerät an Bord des Tauchroboters auf die enthaltenen Elemente schließen kann. Das ist alles andere als trivial. Denn das System muss auch unter den extremen Bedingungen der Tiefsee funktionieren. Es muss also sehr robust sein und gleichzeitig einen Laserstrahl mit hoher Intensität und Energie erzeugen können.

Tiefseeforschung ist gut vergleichbar mit Weltraumforschung

Und: Das ganze Instrument muss superklein und superleicht sein. Tiefseeforschung ist gut vergleichbar mit Einsätzen im Weltraum – auch dort ist Platz und Gewicht ein Riesending im Alltag. Die Abteilung Laserentwicklung sowie Werkstoff- und Prozesstechnik des LZH nutzen für die Entwicklung des Systems deshalb das geballte Wissen aus dem ExoMars-Projekt des LZH.

Dedave: Das von Fraunhofer-Forschern entwickelte autonome Unterwasserfahrzeug wiegt nur 700 Kilo und kann bis in eine Tiefe von 6000 m abtauchen. Es soll in Serie produziert werden. 

Dedave: Das von Fraunhofer-Forschern entwickelte autonome Unterwasserfahrzeug wiegt nur 700 Kilo und kann bis in eine Tiefe von 6000 m abtauchen. Es soll in Serie produziert werden.

Quelle: dedave.de

Dieses ultraleichte Lasersystem soll LIBS-basierte Analysen auf dem Mars ermöglichen. Nun soll es für den Einsatz in der Tiefsee angepasst werden. ROBotic sUbSea exploration Technologies heißt dieses ambitionierte Projekt, mit dem im Jahr 2020 die Rohstoffe vom Meeresboden einfacher, günstiger und schneller aufzuspüren und auch zu heben sein sollen. Abgekürzt heißt das Projekt ROBUST und das sollte es auch sein in einer Tiefe von 3000 Metern unter dem Meeresspiegel.

Fraunhofer Forscher wollen kleines U-Boot in Serie produzieren

Die Tiefseeforschung vorantreiben wollen auch Fraunhofer Forscher. Sie haben dafür ein kleines U-Boot namens Dedave entwickelt, das nicht nur in bis zu 6000 m Tiefe autonom agiert. Es soll sogar in Serie gehen.

 

Ein Beitrag von:

  • Detlef Stoller

    Detlef Stoller ist Diplom-Photoingenieur. Er ist Fachjournalist für Umweltfragen und schreibt für verschiedene Printmagazine, Online-Medien und TV-Formate.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.