U-Boot nutzt Fisch-Navigationssystem

Wissenschaftler der Northwestern University in Chicago sind auf die Idee gekommen, ein U-Boot zu konzipieren, das ähnlich wie Fische schwache elektrische Felder zur Bestimmung der Position benutzt. Besonders unbemannte Boote könnten so sicherer werden, berichtet das Wissenschaftsmagazin New Scientist Online http://www.newscientist.com .

Viele Süßwasser- und Meeresfische nutzen schwache elektrische Felder für ihre eigene Navigation, zum Aufspüren von anderen Objekten und auch zur Kommunikation mit Artgenossen. Das Forscherteam um Malcolm MacIver http://www.neuromech.northwestern.edu/uropatagium ist nun auf die Idee gekommen, auch für Unterwasserfahrzeuge künstliche Schwachstromfelder aufzubauen. Damit könnten alle möglichen U-Boote wesentlich sicherer gemacht werden. „Bisher gibt es keine ferngesteuerten U-Boote, die etwa sicher in verwinkelten Korallenriffen, zur Begutachtung von heiklen Konstruktionen oder zur Suche nach anderen Schiffen eingesetzt werden können“, meint MacIver. Tatsächlich seien die Anforderungen an ein solches robotisches U-Boot sehr groß, denn es müsste alle Richtungen wahrnehmen können, um nicht mit Hindernissen zu kollidieren. Eine Elektro-Lokalisation sei optimal dafür geeignet.

Das neu entwickelte System besteht aus zwei Elektroden, die ein schwaches elektrisches Feld aufbauen und zwei Elektroden, die unterschiedliche Spannungen messen können. Dabei wurden die Elektroden-Paare an den beiden gegenüberliegenden Seiten einer Raute angebracht. Im Testverlauf konnten die Forscher zeigen, dass ohne Störung das Feld unverändert bleibt. Wenn hingegen Objekte im Abstand von wenigen Zentimetern Entfernung auftauchen und das Feld gestört wird, liefern die Sensoren unterschiedliche Ergebnisse. Da die Position des Objekts beeinflusst, wie das elektrische Feld verändert wird, kann ein Computer die genaue Position des jeweiligen Objektes bestimmen.

In der Testanordnung wurden die Elektroden auf einem Roboterarm montiert und anschließend in einen flachen Wassertank gelassen und um eine Kugel am Boden des Tanks bewegt. Das Experiment wurde schließlich mit verschiedenen Kugelgrößen aus verschiedenen Materialien wiederholt. Auch wurden die Experimente sowohl im Salz- als auch im Süßwasser durchgeführt. Am Ergebnis änderte sich jedoch nichts: Egal bei welcher Versuchsanordnung, das System konnte die Position der Kugel nach zehn Bewegungen auf drei Millimeter genau bestimmen.

Das System sei in der Praxis durchaus anwendbar, meint MacIver, allerdings müsste es noch ausgereift werden. Fische verfügen im Vergleich zum hier untersuchten System über viele tausend Elektrosensoren. Als nächsten Schritt wollen die Forscher die Zahl der Sensoren wesentlich erhöhen und komplexere Versuche durchführen. In weiterer Folge sollen dann auch die Form, die Größe und das Material des Objekts festgestellt werden können. Ein Vorteil sei, dass die Sensoren sehr günstig in der Anschaffung seien, meint Steve McPhail, der für das britische National Oceanographic Centre autonome Unterwasserfahrzeuge entwickelt. „Ein Nachteil ist allerdings, dass die Zahl der Sensoren dennoch gering gehalten werden muss, da es sonst zu einem exponentiellen Anstieg der benötigten Energie kommt.“