Unsichtbarer Spion am Meeresgrund: „Weltuntergangsfisch“-Roboter stört keine Meeresbewohner
Im Auftrag des Office of Naval Research der USA haben Wissenschaftler der Cornell University mit der Entwicklung eines völlig neuen Unterwasserfahrzeugs zur Erforschung des Ozeanbodens begonnen. Das Team unter der Leitung von Professor Rob Shepherd hat die Aufgabe, einen Roboter zu entwerfen, der trotz seiner enormen Größe lautlos unter Wasser agieren kann, ohne die Meeresfauna zu verschrecken.
Als Lösung für dieses komplexe technische Problem wurde eines der geheimnisvollsten Lebewesen der Natur gewählt – ein Bewohner der tiefen Ozeanschichten, der im Volksmund als „Weltuntergangsfisch“ bekannt ist: der Riemenfisch.
Die Kunst des Schwimmens ohne Körperbewegung
Dieser Riesen-Fisch, der eine Länge von fast 8 Metern erreichen kann, besitzt eine einzigartige biologische Eigenschaft für die Fortbewegung unter Wasser:
Starrer Körper: Anstatt wie ein Aal oder andere Meeresbewohner den gesamten Körper wellenförmig zu krümmen, hält der Riemenfisch seinen Körper beim Schwimmen fast starr, gerade und unbeweglich;
Lautloser Antrieb: Die Antriebskraft wird durch eine lange, bandartige Rückenflosse erzeugt, die sich entlang seines Körpers erstreckt;
Präzise Steuerung: Die in dieser Flosse erzeugten Mikrowellen ermöglichen es dem Fisch, ohne jegliche Geräuschentwicklung vorwärts, rückwärts zu schwimmen und die Richtung perfekt zu steuern.
Da der Körper dieses Lebewesens nach dem Fang oder Tod schnell zerfällt, nutzten die Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit dem ehemaligen Ichthyologen der Cornell University, William Bemis, Computertomographie, spezielle Röntgenaufnahmen des Smithsonian Institute und detaillierte anatomische Modellierungen.
Hunderte „Joysticks“ unter der Haut: Was ist das Geheimnis der Erfindung?
Bei der Untersuchung der Anatomie des Fisches entdeckten die Forscher eine unter der Haut verborgene, evolutionär bisher nicht nachgewiesene komplexe kinematische Struktur:
Kugelgelenke: Die Hunderte von feinen, knochenartigen Strahlen, die die Rückenflosse stützen, sind an speziellen Kugelgelenken befestigt, die wie winzige „Joysticks“ funktionieren;
Unabhängige Steuerung: Jeder Strahl wird durch spezifische Muskeln und Knorpel individuell bewegt, wodurch jeder Teil der Flosse unabhängig in verschiedene Richtungen gedreht werden kann;
Gegenläufige Wellen: Die dünne Membran, die die Strahlen verbindet, kann gleichzeitig Bewegungswellen in zwei entgegengesetzte Richtungen übertragen. Dadurch kann der Riesen-Fisch seine Geschwindigkeit und Flugbahn sofort ändern, ohne seinen Körper zu krümmen.
Anwendung in der Robotik: Ein „unsichtbarer“ Beobachter für den Ozean
Das Team um Rob Shepherd entwickelt biomimetische Unterwasserroboter, die diese Biomechanik kopieren und hochpräzise Manöver ausführen können.
Diese Erfindung wird nicht nur bei strategischen Beobachtungen der Marine für eine Revolution sorgen, sondern auch bei der Erforschung empfindlicher Ozean-Ökosysteme, die extrem empfindlich auf menschliche Faktoren und technischen Lärm reagieren. Die Roboter ermöglichen es, wertvolle Daten aus den geheimnisvollen Tiefen zu sammeln, ohne die Unterwasserwelt zu stören oder das ökologische Gleichgewicht am Meeresgrund zu gefährden.
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