Neue Technik an Bord 11.05.2020, 10:33 Uhr

Forschungsschiff Polarstern: So geht die Mosaic-Expedition nach der Coronazeit weiter

Ein Jahr verbringt das Forschungsschiff „Polarstern“ im Bereich des Nordpols. Doch auch die Forscher sind von Einschränkungen durch das Coronavirus betroffen. An Bord befinden sich Geräte, die für bessere Daten aus der arktischen Tiefsee sorgen sollen.

Polarstern in der Arktis: Das AWI-Forschungsschiff wird diesmal neue Technik mit ins Eis bringen. 

Polarstern in der Arktis: Das AWI-Forschungsschiff wird diesmal neue Technik mit ins Eis bringen. 

Foto: AWI

Mosaic: Coronafreie Zeit in der Arktis

Am 18. Mai bricht die Expedition „Mosaic“ mit 150 Forschern und Seeleuten von Bremerhaven aus mit dem Schiff Richtung Nordpolarmeer auf. Der Leiter der Expedition „Mosaic“, Markus Rex, freut sich auf eine coronafreie Zeit in der Arktis.

„Wir werden ein virenfreies Team sein ohne Kontaktbeschränkungen“, sagte Rex. „Wir können Partys feiern, wie das in dieser Form zu Hause noch nicht möglich ist.“

Es wird dennoch keine Urlaubsfahrt, sondern eine Dienstreise, wenn die Polarstern kommenden von Bremerhaven aus aufbricht. Rex und seine Kollegen befinden sich seit einer Woche in Quarantäne in zwei Hotels. Die Maßnahme orientieren sich an Quarantäneregelungen für Weltraummissionen. Coronatests hätten ergeben, dass niemand mit dem Virus infiziert sei. Die Wissenschaftler werden die derzeitigen Forscher an Bord der „Polarstern“ ablösen, die bereits seit Monaten durch die Arktis fahren.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) leistet auch einen Beitrag zur Mosaic-Expedition im Nordpolarmeer. Gemeinsam mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sendet die Dfg die beiden Forschungsschiffe „Sonne“ und „Maria S. Merian“ nach Spitzbergen. Dort sollen sie mit dem dem Eisbrecher „Polarstern“ zusammentreffen und einen vollständigen Teamwechsel vollziehen.

„Wir freuen uns, dass wir die MOSAiC-Expedition auf diese Weise unterstützen können“, sagte Dfg-Präsidentin Professorin Dr. Katja Becker. „Dadurch bewahren wir das Projekt vor einem vorzeitigen Abbruch und damit die Wissenschaft insgesamt vor dem Verlust äußerst wertvoller Daten.“

Das Forschungsschiff Polarstern ist im Sommer meistens in der Arktis unterwegs.

Das Forschungsschiff Polarstern ist im Sommer meistens in der Arktis unterwegs.

Quelle: AWI

Seit 1999 ist die Polarstern in den Sommermonaten immer wieder Stammgast in der Arktis.

Autonome Messgeräte auf der Polarstern

Gleich mehrere neuentwickelte autonome Messgeräte hat die Polarstern bereits an Bord gehabt. Sie sollen am Meeresboden, in der Wassersäule und in der Luft die Langzeitmessungen in der Übergangszone zwischen dem nördlichen Nordatlantik und dem zentralen Arktischen Ozean ergänzen. Mit der Technik wollen die AWI-Forscher des Helmholtz-Zentrums für Polar- und Meeresforschung mit höherer zeitlicher und räumlicher Auflösung die klimatischen Veränderungen in der Arktis und deren Auswirkungen auf die Lebenswelt vor Ort analysieren.

Der AWI-Tiefseeroboter Tramper ist langsam, er bewegt sich mit maximal 13 Meter pro Minute über den Meeresboden, um nicht so viel Sediment aufzuwirbeln.

Der AWI-Tiefseeroboter Tramper ist langsam, er bewegt sich mit maximal 13 Meter pro Minute über den Meeresboden, um nicht so viel Sediment aufzuwirbeln.

Quelle: AWI

Dafür wird der Unterwasserroboter Tramper am Meeresboden der Arktis ausgesetzt. „Das neu entwickelte Gerät soll dort wöchentlich Sauerstoff entlang von Tiefengradienten messen. So wollen wir quantifizieren, wie die sedimentbewohnenden Tiefseeorganismen die Biomasse am Meeresboden abbauen und als Nährstoffe wieder freisetzen“, erläutert Dr. Thomas Soltwedel.

Auf jede Messung folgt einwöchiger Tiefschlaf

Der Unterwasseroboter ist nicht auf eine hohe Geschwindigkeit oder eine weite Fahrstrecke ausgelegt, sondern auf einen möglichst energiesparenden Betrieb. „Tramper fährt mit einem Tempo von maximal 13 Meter pro Minute, eine Geschwindigkeit bei der bereits eine unerwünschte Sedimentwolke entstehen kann“, erklärt Awi-Ingenieur Johannes Lemburg. Eigenständig und ohne Fernsteuerung fährt Tramper jeweils eine kurze Wegstrecke, fotografiert die Messstelle und führt die Sauerstoff-Profilmessungen durch. Danach fällt Tramper in einen einwöchigen Tiefschlaf, bevor sich die langsame Prozedur wiederholt.

Paul schwimmt über Tramper hinweg

Damit es dem Tramper am Meeresboden nicht zu langweilig wird, zieht Paul unermüdlich seine Kreise über ihm. Das autonome Unterwasserfahrzeug (AUV) namens Paul schwimmt auf festgelegtem Kurs durch das arktische Wasser und sammelt eifrig Proben ein, aus denen die Wissenschaftler an Bord der Polarstern die Kleinstlebewesen des Planktons filtern und bestimmen.

Bergung des AUV Paul: Das autonome Unterwasserfahrzeug sieht ein wenig aus wie ein Torpedo, ist aber ein schwimmendes Labor.

Bergung des AUV Paul: Das autonome Unterwasserfahrzeug sieht ein wenig aus wie ein Torpedo, ist aber ein schwimmendes Labor.

Quelle: AWI

Paul ist ein kleines Labor: Er misst die Wassertemperatur, den Salzgehalt, die Nitrat-Konzentration, Chlorophyll und Sauerstoff sowie verschiedene organische Substanzen und die Intensität photosynthetisch aktiver Strahlung. Ein eingebauter akustischer Doppler-Strömungsmesser untersucht die physikalischen Eigenschaften entlang der Schmelzwassergrenze im Eisrandbereich des Arktischen Ozeans.

UAV unterstützt AUV

Unterstützung bekommt das AUV namens Paul durch sogenannte UAV, das sind unbemannte autonome Fluggeräte. Diese Unmanned Aerial Vehicle zeichnen neben der Eisbedeckung auch die Dicke der Schneeauflage auf. So lässt sich bilanzieren, welchen Anteil die Sonneneinstrahlung als Energie im Ozean unter dem Eis hat.

Die Crew auf dem Forschungsschiff Polarstern.

Die Crew auf dem Forschungsschiff Polarstern.

Quelle: AWI

Ein UAV platziert GPS-Sender auf dem Meereis, um den Drift des Meereises zu erfassen. Die von den Drohnen erfassten Daten werden genutzt, um die Route von Paul zu programmieren. Der koordinierte Einsatz der Messgeräte ergänzt die Langzeitmessungen, die die Wissenschaftler zwischen Spitzbergen und Grönland durchführen.

20 Terrabyte Daten

Rund 500 Stunden haben die Forscher bisher auf der Mosaic-Expedition auf dem Eis gearbeitet. Die Temperaturen fielen dabei bis auf minus 32 Grad Celsius. Die Forscher untersuchen die Klimaprozesse in der Arktis und das ist nun zum ersten Mal ganzjährig möglich. Es sind rund 20 Terrabyte an Daten zusammengekommen, die auf dem Schiff ausgewertet werden.

Von Detlef Stoller und Sarah Janczura
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