Künstlicher Rochen
Kann er die Geheimnisse des Marianengrabens lüften? China tüftelt am bionischen Roboter für die Tiefsee

Bis in 11'000 Meter Meerestiefe sinkt das neuste Modell ab und widersteht dem gewaltigen Wasserdruck.

Jan Oliver Löfken
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Bereits vor 61 Jahren drang der Schweizer Jacques Piccard mit dem Tauchboot «Trieste» in den Marianengraben 10 916 Meter tief. Bis heute halten nur schwere Tauchboote mit stabiler Stahlhülle dem enormen Wasserdruck von mehr als 1000 Bar stand. Bio­nische Roboter-Rochen könnten die Erforschung der Tiefsee nun deutlich erleichtern. In der Fachzeitschrift ­«Nature» berichten chinesische Forscher von einem kleinen Prototyp, der dank seiner eleganten, weichen Struktur tief in den Marianengraben tauchen konnte, ohne Schaden zu nehmen.

Wie schon viele davor entwickelte Tauchroboter ähnelt der Prototyp, den Tiefeng Li von der Zhejiang University in Hangzhou mit seinen Kollegen entwickelt hat, einem kleinen Rochen. Gefertigt aus flexiblen Silikongummi, nimmt der Roboter-Rochen mit 28 Zentimeter Spannweite etwa die ­Masse eines Blatts Schreibpapier ein.

Künstliche Muskeln aus elektroaktivem Kunststoff

Als Antrieb dienen künstliche Muskeln aus einem elektroaktiven Kunststoff, die sich mit einem elektrischen Strom aus einer integrierten Batterie pe­riodisch zusammenziehen und entspannen lassen. Dank der resultie­renden Flügelschläge kann der Roboter pro Sekunde etwa fünf Zentimeter weit schwimmen. Li und Kollegen mussten vor allem die ziemlich empfindliche Steuer­elektronik vor den hohen Wasserdrücken schützen.

Dies gelang ihnen durch die Verteilung der einzelnen Elektronikbauteile über den Silikonkörper des Roboters. Als Vorbild für die dezentrale Anordnung diente ihnen der erst 2017 im Marianengraben entdeckte Tiefseefisch der Art Pseudoliparis swirei, dessen flacher Schädelknochen ebenfalls eine relativ grosse Fläche einnimmt. Dieses ­Prinzip könnte in Zukunft auch genutzt werden, um möglichst viele elektronische Sensoren in den Roboter-Rochen zu integrieren.

Die Elektronik widerstand dem extremen Wasserdruck

Die Stabilität der Elektronik gegenüber dem Wasserdruck und die Schwimmgeschwindigkeit testeten die Forscher in mehreren Schritten: Zuerst setzten sie ihren Prototyp im Labor in einen Hochdruckwassertank. Danach folgten Feldversuche im Chinesischen Meer bei etwa 3200 Meter Wassertiefe und schliesslich im Marianengraben im Ostpazifik in knapp 11 000 Meter Tiefe. Bei allen Versuchen blieb die Elek­tronik völlig intakt.

Dass die Forscher nun ganze Schwärme solcher Roboter in die Welt der Tiefsee hinunterlassen, um deren Geheimnisse zu erkunden, ist noch nicht möglich. Vor allem der Antrieb müsste weiter mit effizienteren künstlichen Muskeln optimiert werden. Denn bisher reichen selbst kleine Strömungen aus, um den Roboter-Rochen vom Kurs abzubringen.