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Freitag, 30.09.2016
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Tiefsee: Laser soll bei Suche nach Rohstoffen helfen

Tiefsee: Laser soll bei Suche nach Rohstoffen helfen

Tauchendes Chemielabor: Ein neuartiger Tauchroboter könnte künftig das Aufspüren von Bodenschätzen in der Tiefsee erleichtern. Um herauszufinden, welche Rohstoffe vorhanden sind, muss er nicht mehr erst Proben an die Oberfläche schaffen, sondern kann stattdessen den Meeresgrund vor Ort chemisch analysieren - mit einem bordeigenen Laser-Instrument. Ein europäisches Forscherteam will diesen Kombi-roboter bis 2020 fertiggestellt haben.
Vor allem an Schwarzen Rauchern haben sich viele wertvolle Rohstoffe abgelagert.

Vor allem an Schwarzen Rauchern haben sich viele wertvolle Rohstoffe abgelagert.

Die Tiefsee gilt als ein wichtiger Rohstofflieferant der Zukunft. Denn am Meeresgrund lagern große Mengen von wertvollen Metallen wie Kupfer, Mangan, Gold und Silber, aber auch Selen, Tellur oder Indium. Viele von ihnen kommen als Ablagerungen an hydrothermalen Schloten vor, andere bilden dicke Sulfidkrusten oder liegen als Manganknollen am Grund der Tiefsee verstreut. Unter anderem deshalb hat auch Deutschland bereits ein Lizenzgebiet für einen künftigen Abbau abgesteckt.

Aufwändige Suche


Bisher allerdings ist es enorm aufwändig, die begehrten Rohstoffe am Meeresboden ausfindig zu machen. Denn sie liegen oft in mehreren tausend Metern Tiefe und können daher nur mit ferngesteuerten oder autonomen Tauchrobotern näher erkundet werden. Diese müssen mittels Greifarm Proben nehmen und diese dann zurück zum Forschungsschiff bringen, wo sie untersucht werden. Findet sich nichts, war der gesamte Tauchgang umsonst.

Das aber könnte sich künftig ändern. Ein europäisches Forscherteam arbeitet bereits daran, die Rohstoffsuche in der Tiefsee effektiver zu machen. Helfen soll dabei ein laserbasiertes, autonomes System – eine Kombination aus einem Tauchroboter und einer an Bord installierten Element-Analyse-Einheit.


Der Laserkopf des Anaylsegeräts könnte kaum größer werden als eine Euro-Münze, hier ein Prototyp für die ESA-Raumsonde Exomars.

Der Laserkopf des Anaylsegeräts könnte kaum größer werden als eine Euro-Münze, hier ein Prototyp für die ESA-Raumsonde Exomars.

Tauchroboter mit Laser-Spektrometer


Und so soll es funktionieren: Ein autonomer Tauchroboter sinkt zum Meeresboden hinab und beginnt dort, den Untergrund zu kartografieren. Mittels Kameras und Vermessungssystemen vermittelt er den Forschern an der Oberfläche ein erstes Bild der Lage. Gleichzeitig kann er jedoch vielversprechende Stellen oder Objekte wie beispielsweise Manganknollen detektieren und mit seiner Analyseeinheit direkt vor Ort auf ihre Zusammensetzung prüfen.

Die Analyse erfolgt dabei mittels laserinduzierter Plasmaspektroskopie (LIBS). Bei diesem Verfahren wird die Probe mit Laserpulsen beschossen und so stark erhitzt, dass sich an der Auftreffstelle ein Plasma bildet. Dieses sendet Licht aus, aus dessen Spektrum das Gerät auf die enthaltenen Elemente schließen kann. Ein solches Instrument nutzt auch der Marsrover Curiosity in seiner ChemCam, um Marsgestein zu analysieren.

Hohe Anforderungen


Damit das System auch unter den extremen Bedingungen der Tiefsee – hoher Druck, Wasser – funktioniert, muss es sehr robust sein und gleichzeitig einen Laserstrahl mit hoher Intensität und Energie erzeugen können. Zudem sollte, ähnlich wie beim Weltraumeinsatz, das gesamte Instrument möglichst klein sein, damit der Roboter es platzsparend integrieren kann. Noch arbeiten die Forscher daran, ihr System auf diese Anforderungen vorzubereiten.

Im Jahr 2020, so der Plan, soll das Projekt "ROBotic sUbSea exploration Technologies - RO-BUST" abgeschlossen sein. Dann könnte es dazu beitragen, die Rohstoffe der Tiefsee einfacher, günstiger und schneller aufzuspüren, hoffen die Wissenschaftler.
(Laser Zentrum Hannover e.V., 22.04.2016 - NPO)
 
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