Roboter-U-Boot nutzt Ozean-Antrieb

US-Forscher haben den ersten erfolgreichen Praxistest des autonomen Unterwasserfahrzeug „Sounding Oceanographic Lagrangrian Observer Thermal RECharging“ (SOLO-TREC) absolviert. Das Roboter-U-Boot gewinnt die gesamte für den Betrieb nötige Energie aus seiner Umgebung. Dazu nutzt der Prototyp ein System, das mittels der thermischen Energie unterschiedlich warmer Wassermassen Strom erzeugt.

„Das ist zwar kein wirkliches Perpetuum mobile, weil es doch Umgebungsenergie verbraucht“, meint Jack Jones vom NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) und Mit-Projektleiter. Allerdings soll der Prototyp den Weg für autonome Unterwasserfahrzeuge ebnen, bei denen die nötige Energieversorgung keine Einschränkung der Missionsdauer mehr bedeutet.

Wachsartige Energieversorgung
Forscher des NASA JPL und der Scripps Institution of Oceanography der University of California in San Diego http://scripps.ucsd.edu haben vor der Küste Hawaiis bereits mehr als drei Monate lang Ausdauertests für Solo-Trec absolviert. Dabei konnte das Roboter-U-Boot mit seinem thermischen Aufladesystem die eigene Energieversorgung sichern. Dieses System nutzt zehn Röhren, in denen sich wachsartige Phasenwechselmaterialien befinden.

Wenn das Unterwasserfahrzeug aufsteigt und in warmes Wasser kommt, schmilzt und expandiert dieses Material, während es beim Absinken in kälteres Wasser wieder fest wird und kontrahiert. Dadurch kommt es zu Druckänderungen in einem Öl, das den hydraulischen Motor antreibt und die Akkus des Roboter-U-Boots auflädt. Bei bereits über 300 Tauchgängen auf 500 Meter Tiefe hat Solo-Trec so je etwa 1,7 Wattstunden erzeugt, was für den Betrieb von wissenschaftlichen Geräten, GPS-Empfänger, Kommunikationsausrüstung sowie Auftriebskontrollpumpe ausreicht.

Großes Anwendungspotenzial

„Die Energiegewinnung aus der natürlichen Umgebung öffnet das Tor für eine gewaltige Ausweitung der Nutzung autonomer Systeme in zivilen und marinen Anwendungen“, meint Thomas Swean, Solo-Trec-Programmleiter am Office of Naval Research der US Navy. Das gelte insbesondere für Systeme, welche die meiste Zeit unter Wasser verbringen.

Für das JPL und die Scripps Institution steht freilich das Potenzial im Vordergrund, das thermischen Energieversorgungssystem für Forschungs-U-Boote diverser Größen umzusetzen und so zeitlich praktisch unbegrenzte Missionen beispielsweise zur Überwachung von Strömungen oder dem Studium von Meeresbewohnern durchzuführen. „Der Großteil der Erde wird von Wasser bedeckt, doch wir wissen weniger über das Meer als über die Oberfläche mancher Planeten“, betont Yi Chao, a Solo-Trec-Projektleiter am JPL.