Tiefseeerkundung schon bald Option für die meisten Archäologen
Im Rahmen des ARROWS-Projekts wandeln Forscher mithilfe einer EU-Förderung die Tiefseearchäologie von einer risikoreichen und unerschwinglichen Unternehmung in eine flexible und bezahlbare Lösung um. Als Platon zum ersten Mal mit dem Mythos von Atlantis aufwartete, dachte er sicherlich nicht daran, dass diese geheimnisvolle Insel mehr als 2000 Jahre lang immer wieder Diskussionen anheizen und die Phantasie der Menschen beflügeln würde. Doch Phantasien wie jene über Atlantis sagen viel über die Geheimnisse aus, die immer noch auf dem Boden der Weltmeere verborgen liegen: Während unsere Meere und Ozeane voll von unberührten Orten und Schiffswracks sind, werden archäologische und wissenschaftliche Entdeckungen immer noch durch logistische und finanzielle Hürden behindert. Deshalb braucht man dringend flexible Lösungen. Um die Forschung in diesem Bereich anzukurbeln, setzt das mit 4 Mio. EUR finanzierte ARROWS-Projekt (Archaeological Robot systems for the World’s Seas) dort an, wo Militärsicherheit und Offshore-Öl- und Gastechnologien die Arbeit einstellen. Es entwickelt Unterwassererkundungsfahrzeuge, die auf die Bedürfnisse und Erwartungen von Tiefseearchäologen zugeschnitten sind. Seit dem Projektbeginn im September 2012 entwickelte das aus 10 Partnern bestehende Konsortium drei neue „autonome Unterwasserfahrzeuge“ (AUF), darunter U-CAT, ein äußerst manövrierfähiger Roboter, der von Schildkröten inspiriert ist und zu Schiffswracks vordringen kann. Diese AUF und deren speziell dafür vorgesehenen Bauteile verfügen über verführerische Vorteile wie eine geringe Größe und Missionskosten, größere Flexibilität, geringes Gewicht und ergonomischere Bauformen. Benedetto Allotta, Professor für Robotik an der Universität Florenz und Projektkoordinator von ARROWS, erläutert die wichtigsten Vorteile der vom Projektteam entwickelten AUF-Technologien. Er erklärt das Demonstrationsverfahren mit aktiver Beteiligung der Archäologen und diskutiert die zukünftige Kommerzialisierung der brandneuen AUF von ARROWS. Welche Hauptziele verfolgt ARROWS? ARROWS will kostengünstig kooperierende AUF-Technologien anpassen und entwickeln, um die Kosten von archäologischen Missionen zu senken, wobei das gesamte Spektrum archäologischer Kampagnen abgedeckt werden soll. Zur ARROWS-Methodik gehören die Identifizierung der Anforderungen der Archäologen in allen Phasen der archäologischen Kampagne und das Vorschlagen/Demonstrieren passender technischer Lösungen. Welche Rollte spielten die Archäologen bei ARROWS? Einerseits spielten die Archäologen eine Rolle bei der Spezifikation, um die Anforderungen an die zu entwickelnden Technologien zu ermitteln. Die Anforderungen an die AUF, die in der Archäologie zum Einsatz kommen, wurden von der archäologischen Beratergruppe festgelegt, einem Gremium, an dem europäische Archäologen aus dem ARROWS-Konsortium und von anderen Stellen beteiligt sind. Andererseits unterstützten die Archäologen uns bei der Auswahl wichtiger Demonstrationsstandorte/Szenarien. Gab es Probleme während des Projekts und falls ja, wie haben Sie diese gelöst? Da ein GPS unter Wasser nicht funktioniert, besteht eines der Hauptprobleme für die Nutzung der AUF in der Unterwasserarchäologie darin, Bilder und Sonogramme, die von Standorten unter Wasser aufgenommen wurden, geografisch korrekt zuzuordnen. Die Genauigkeitsanforderungen der Archäologen lagen bei einem Meter, was eine große Herausforderung darstellt, wenn man das erreichen will. Ein weiteres Problem, das angegangen und unter Wasser zu lösen ist, wenn das Ziel ein Team von miteinander kooperierenden heterogenen Fahrzeugen ist, besteht in der Kommunikation. Das muss mithilfe akustischer Modemtechnologie gelöst werden, die im Vergleich zur luftgestützten Funkkommunikation sehr viel langsamer und weniger zuverlässig arbeitet. Welche Stärken besitzt U-CAT im Vergleich zu anderen Unterwasserrobotern? U-CAT wurde von unseren estnischen Kollegen entworfen, um einen Roboter zu entwickeln, der in moderne Wracks aus Metall eindringen kann. Die wichtigsten Stärken von U-CAT sind seine geringe Größe, wodurch er auch durch enge Lücken im Wrack selbst hindurchpasst, seine abgerundete Form ohne hervorstehende Teile, womit das Risiko stecken zu bleiben gemindert wird, sein geringes Gewicht und das ergonomische Design, sodass er auch von einem kleinen Boot aus gesteuert werden kann, und seine besonders gute Manövrierfähigkeit, um sich effizient in den Räumen und Gängen des Schiffswracks bewegen zu können. Außerdem kostet der U-CAT so wenig, dass Archäologen ihn sich leisten können und das wirtschaftliche Risiko im Falle des Fahrzeugverlustes gemindert wird. Der U-CAT ist benutzerfreundlich, er erfordert ein Spezialtraining in Robotik, um bedient werden zu können, und da er auch ferngesteuert (Remote Operation; ROV-Modus) werden kann, erweitert sich sein Anwendungsbereich. Es wurden auch andere Technologien unter diesem Projekt entwickelt. Können Sie uns mehr darüber berichten? Im Rahmen von ARROWS wurden zwei weitere Fahrzeuge entwickelt: Das erste ist „Marine robotic tool for archaeology“ (MARTA), ein kostengünstiges AUF, das von der Universität Florenz entworfen wurde und eine modulare elektromechanische Struktur aufweist. Modular bedeutet hier, dass das Fahrzeug schnell, d. h. innerhalb weniger Minuten, mit verschiedenen Sensorkonfigurationen, entweder mit Ultraschall oder optischen Sensoren, zusammen- und auseinandergebaut werden kann. Auch die Batteriepakete können sehr schnell ausgetauscht werden. Das Fahrzeug sieht wie ein Torpedo aus, besitzt aber einen geringeren Durchmesser (177 mm) als die existierenden und beliebtesten Fahrzeuge. Weiterhin verfügt es über eine eher reichhaltige Sensorausstattung, um den Anforderungen der akkuraten Georeferenzierung wirksam zu entsprechen. Zur Sensorausstattung gehören zwei digitale Kameras und ein nach vorne zeigendes Entdeckungssonar. Auch weitere Beiladungsmodule können leicht entworfen und angebracht werden. Das andere AUF ist ein Fahrzeuge der Größe A, das von Edgelab SRL, einem italienischen KMU in La Spezia entworfen wurde. Das Fahrzeug von Edgelab ist ebenfalls torpedoförmig, mit einem Durchmesser (150 mm), der noch kleiner als der von MARTA ist. Der Ansatz von Edgelab besteht in der Entwicklung eines wirklich unwiderstehlich billigen und leicht einsetzbaren Fahrzeugs, wenn auch mit reduzierter Leistung. Das Fahrzeug wiegt etwa 15 Kilogramm, wodurch seine Logistik sehr einfach ist. Das Fahrzeug ist nicht nur für Archäologen, sondern auch für Wissenschaftler eine sehr interessante kostengünstige Möglichkeit. Neben den Fahrzeugen an sich wurden auch von anderen KMU im Konsortium Komponenten für die AUF entwickelt. Zu nennen ist insbesondere ein weiches Reinigungswerkzeug, das an ein existierendes größeres AUF, das von der Universität Florenz entwickelte Typhoon-Fahrzeug, montiert wird. Dieses wird gemeinsam von NESNE (Türkei) und AMT (Spanien) entwickelt und wird in Sizilien getestet werden. Zu den Hauptprojektzielen gehört unter anderem, Ihre Technologien erschwinglich zu machen. Wie haben Sie dies erreicht? Wir haben beschlossen, das Problem der teuren Fahrzeuge durch Sonderanfertigungen innovativer Fahrzeuge in den Griff zu bekommen, wozu auch eine Mindestausstattung an teuren Navigationssensoren gehört. Die A-Größe ist eine extreme Interpretation dieses Konzepts, was zu einem tatsächlich billigen Fahrzeug mit reduzierter Leistung, aber wichtigen Vorteilen hinsichtlich der Logistik und Einsatzmöglichkeiten führt. MARTA ist eher ein Kompromiss zwischen Kostenanforderungen, Genauigkeit der Georeferenzierung und der Benutzerfreundlichkeit. Es besitzt die Vorteile einer modularen elektromechanischen Struktur, die unterschiedliche Fahrzeug- und Nutzlastkonfigurationen ermöglicht. Sie haben Tests im Mittelmeer und in der Ostsee durchgeführt. Sind Sie mit den Ergebnissen zufrieden? Es war keine einfache Aufgabe, drei neue Fahrzeuge von Grund auf zu entwerfen und zu bauen. Und die dem zugrundeliegende und sehr wichtige Aufgabe, Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen einer heterogenen Fahrzeuggruppe herzustellen, war auch nicht gerade leicht. Bisher wurden Tests in der Toskana, in Israel, Kroatien und in den baltische Staaten durchgeführt. Die vorläufigen Ergebnisse sind sehr vielversprechend. Derzeit werden die abschließenden Demonstrationen vorbereitet, und vom 26. Mai bis 6. Juni ist eine Kampagne bei den Ägadischen Inseln (Sizilien) geplant. Weitere Tests werden in der zweiten Julihälfte in Estland durchgeführt. Wir sind sehr optimistisch in Hinsicht auf den Erfolg der abschließenden ARROWS-Demos. Wann rechnen Sie mit der Marktreife Ihrer Technologien? Wir erwarten, dass zumindest einige der im Rahmen von ARROWS entwickelten Technologien und Fahrzeuge innerhalb der kommenden drei Jahre kommerzialisiert werden. Weitere Informationen sind abrufbar unter: ARROWS http://www.arrowsproject.eu/
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