Wissenschaftler revolutionieren Unterwasserforschung mit vom Mantarochen inspirierten Roboter

In einem Labor der Westlake-Universität in der ostchinesischen Provinz Zhejiang treibt eine Gruppe junger Forscher die Grenzen der Unterwasserforschung mit einer ungewöhnlichen Muse voran: dem Mantarochen.

Sea Guru II, ein Unterwasserroboter, der von Forschern der Westlake University in der ostchinesischen Provinz Zhejiang entwickelt wurde, ist vor einem 2.000-Meter-Tiefseetest im Südchinesischen Meer am 4. März 2025 zu sehen. (Westlake University/Handout via Xinhua)

In der Nacht zum 4. März absolvierte ihre Kreation, der drei Meter lange und breite sowie 1,5 Meter hohe Sea Guru II, erfolgreich einen bahnbrechenden 2.000-Meter-Tiefseetest im Südchinesischen Meer. Innerhalb von nur zwei Stunden führte er komplexe Bewegungen und Operationen in der Nähe des Meeresbodens aus.

„Durch die Nachahmung der fließenden Silhouette des Mantarochens haben wir die Auftriebs- und Stabilitätsprobleme gelöst, mit denen humanoide Unterwasserroboter zu kämpfen haben“, sagte Fan Dixia, Leiter des Projekts. „Das Design zeichnet sich außerdem durch ein sanfteres Profil, geringere Geräuschemissionen und eine geringere Wasserbeeinträchtigung aus.“

Das neueste Modell baut auf dem Vorgängermodell Sea Guru I auf, das nach Angaben des Teams im Jahr 2023 erfolgreich in einer Tiefe von 2.000 Metern operierte.

Nach diesem ersten Erfolg stand die Forschungsgruppe vor einer entscheidenden Entscheidung, die den weiteren Forschungsverlauf bestimmen sollte. „Wir konnten größere Tiefen anstreben oder der Verbesserung der Einsatzfähigkeit den Vorrang geben“, sagte der 34-jährige Li Weikun, Chefkonstrukteur des Tauchfahrzeugs.

Das Team entschied sich für Letzteres, und diese Entscheidung führte zu mehreren wichtigen Innovationen. Während das Modell der ersten Generation modulare Flossen hatte, die sich wie Flügel ausbreiteten, verfügt der Sea Guru II über vollständig flexible, wellenförmige Flossen, die der Fortbewegung von Fischen sehr ähnlich sind.

„Durch diese Neukonstruktion wurde nicht nur das Profil des Tauchfahrzeugs gestrafft, um die hydrodynamischen Anforderungen zu erfüllen, sondern auch die Antriebseffizienz und die Richtungskontrolle verbessert“, so Fan.

Das Gefährt verfügt außerdem über hochentwickelte interne Systeme zur adaptiven Höhen-, Tiefen- und Orientierungssteuerung, die eine Echtzeitüberwachung und autonome Navigationsanpassungen in komplexen Unterwasserumgebungen ermöglichen.

Das Highlight des Updates ist der „Bauchpanzer“ von Sea Guru II, der Werkzeuge von Roboterarmen bis hin zu Miniaturdrohnen oder Babyfischen trägt.

„Diese Babyfische können Räume erreichen, die für das Hauptfahrzeug zu eng sind“, erklärte Fan. Bei der Probefahrt im März führten diese Unterwasserdrohnen Erkundungsmissionen in der hydrothermalen Schlotzone durch.

Darüber hinaus kann der „Fischschwanz“ des Tauchfahrzeugs automatisch aus- und eingefahren werden und seinen Winkel je nach Bedarf anpassen, um eine breitere Unterwasseransicht zu erhalten.

Das vom Mantarochen inspirierte Design verbessert die Stabilität, Effizienz und Flexibilität von humanoiden Robotern unter Wasser erheblich. Im Gegensatz zu herkömmlichen propellergetriebenen Tauchbooten stören die fischförmigen Tauchroboter die Tiefsee minimal. „Dieses bionische Design reduziert die Beeinträchtigung der Meeresumwelt“, so Fan.

Die verbesserten Fähigkeiten von Sea Guru II, wie schnelle Unterwasserdrehungen, autonome Hindernisnavigation und gemeinsame Einsätze mit Miniaturdrohnen, eignen sich nach Angaben des Teams für ökologische Erhebungen, den Abbau des Meeresbodens und die Reparatur von Infrastrukturen.

Diese Entwicklung steht im Einklang mit umfassenderen nationalen Plänen, die im diesjährigen Arbeitsbericht der Regierung skizziert wurden, in dem „ein großer Schub für die Entwicklung der Meereswirtschaft“ gefordert wird.

Daten des Ministeriums für Naturressourcen zeigen, dass Chinas Meereswirtschaft im Jahr 2024 einen bedeutenden Meilenstein erreicht hat, da das Bruttosozialprodukt im Meer zum ersten Mal zehn Billionen Yuan überstieg.

Das Team hat jedoch noch ehrgeizigere Ziele. „Unser Ziel ist es, grundlegende Innovationen voranzutreiben und sie präziser, flexibler und zuverlässiger zu machen, um einen robusten technischen Rahmen für den nächsten Sprung der Menschheit in die Tiefen der Ozeane zu schaffen“, so Fan.