Wie Tiefsee-Flugzeugsuchen funktionieren

Ein Problem wie kein anderes

Wenn ein Verkehrsflugzeug über dem offenen Meer verschwindet, stellt die Herausforderung, es zu finden, fast jede andere Such- und Rettungsaktion in der Menschheitsgeschichte in den Schatten. Der südliche Indische Ozean – wo Malaysia Airlines Flug MH370 vermutlich im März 2014 abgestürzt ist – erreicht Tiefen von bis zu 4.000 Metern, erstreckt sich über Millionen von Quadratkilometern und gehört zu den abgelegensten und am schlechtesten kartierten Regionen der Erde. Mehr als ein Jahrzehnt später haben Teams mit den fortschrittlichsten verfügbaren Meeresrobotern das Hauptwrack immer noch nicht gefunden, was verdeutlicht, wie gewaltig die Aufgabe wirklich ist.

Das erste Rennen: Die Blackbox-Bake finden

Jedes Verkehrsflugzeug führt zwei Flugschreiber mit sich – einen Flugdatenschreiber (FDR) und einen Cockpit Voice Recorder (CVR), umgangssprachlich als „Blackboxes“ bekannt. An jedem ist eine Underwater Locator Beacon (ULB) angebracht: ein kleines Gerät, das sich automatisch bei Kontakt mit Wasser aktiviert und einmal pro Sekunde einen 37,5-kHz-Ultraschallimpuls aussendet.

Laut SKYbrary sind diese Baken für den Betrieb in Tiefen von bis zu 6.000 Metern ausgelegt und so konzipiert, dass sie mindestens 30 Tage lang Signale aussenden. Suchschiffe ziehen geschleppte Pinger-Ortungsgeräte (TPLs) – Hydrophon-Arrays – durch das Wasser, um das Signal aufzufangen. Der Haken: In Tiefen von mehr als etwa 2 Kilometern wird das 37,5-kHz-Signal schnell gedämpft und kann typischerweise nicht von der Oberfläche aus erkannt werden. Schiffe müssen sich nähern – manchmal bis auf 1–2 Kilometer –, um es zu hören.

Wenn die Bake nicht innerhalb von 30 Tagen gefunden wird oder das Suchgebiet zu groß ist, müssen die Teams zu einem langsameren, systematischeren Ansatz übergehen: der Kartierung des Meeresbodens selbst.

Sonar: Sehen ohne Licht

Unterhalb von einigen hundert Metern dringt kein Sonnenlicht ein. Das Auffinden von Wrackteilen erfordert akustische Bildgebung – die Verwendung von Schallwellen, wie Fledermäuse die Echoortung nutzen. Es gibt zwei primäre Sonar-Werkzeuge, die bei Tiefseesuchen eingesetzt werden.

Seitensichtsonar sendet fächerförmige Schallimpulse zu jeder Seite eines Fahrzeugs aus und misst die Intensität der zurückkehrenden Echos. Harte Objekte reflektieren mehr Schall; weiches Sediment absorbiert ihn. Das Ergebnis ist ein Graustufenbild des Meeresbodens, das ungewöhnliche Formen, Anomalien und Trümmerfelder offenbart. Wie NOAA Ocean Exploration erklärt, ähnelt die Technik dem seitlichen Anstrahlen einer Oberfläche mit einer Taschenlampe – Objekte werfen akustische „Schatten“, die Analysten bei der Identifizierung helfen.

Synthetic Aperture Sonar (SAS) ist eine anspruchsvollere Methode. Anstatt sich auf einen einzelnen Ping zu verlassen, kombiniert es mehrere überlappende Rückmeldungen, während sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, wodurch weitaus schärfere Bilder als mit herkömmlichem Seitensichtsonar erzeugt werden. Dies ermöglicht es, kleinere Objekte zu erkennen und Wrackteile von natürlichen Merkmalen auf dem Meeresboden zu unterscheiden.

Autonome Unterwasserfahrzeuge: Die Arbeitstiere

Rumpfmontiertes Schiffssonar sendet Signale von der Oberfläche in Tiefen von mehreren Kilometern, aber die resultierende Auflösung ist grob – jedes Bildpixel kann eine Fläche von der Größe eines Fußballfelds darstellen. Um die Detailgenauigkeit zu erreichen, die zur Identifizierung von Flugzeugtrümmern erforderlich ist, setzen Suchteams Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) ein, die nur wenige zehn Meter über dem Meeresboden operieren, wo sich die Sonarauflösung dramatisch verbessert.

Bei der erneuten Suche nach MH370 setzte das in Texas ansässige Meeresrobotikunternehmen Ocean Infinity seine Armada-Flotte ein – schlanke, teilautonome Oberflächenschiffe, die Schwärme von AUVs durch Moonpools im Rumpf starten und bergen. Laut Scientific American können diese AUVs bis zu vier Tage untergetaucht verbringen und den Meeresboden in Tiefen von bis zu 6.000 Metern mit Multibeam-Sonar, Sub-Bottom-Profilern zur Erkundung unterhalb des Sediments und Magnetometern zur Erkennung von metallischen Wrackteilen kartieren. Die Möglichkeit, mehrere AUVs gleichzeitig zu betreiben, erhöht die Abdeckungsraten im Vergleich zu früheren Einzelmissionen erheblich.

Warum der Ozean (vorerst) gewinnt

Selbst mit modernster Technologie stoßen Tiefseesuchen an harte physikalische Grenzen. Der südliche Indische Ozean ist riesig: Ocean Infinity hat seit 2018 rund 140.000 Quadratkilometer abgedeckt und das Haupttrümmerfeld von MH370 noch nicht gefunden, wie NPR berichtet. Jede Suchkampagne hängt von einer bestmöglichen Schätzung des Absturzortes ab, die aus Satellitenkommunikationsdaten abgeleitet wird – eine ungenaue Wissenschaft. Ein kleiner Fehler in der geschätzten Flugroute kann zu einer Abweichung von Hunderten von Kilometern auf dem Meeresboden führen.

Tiefseeströmungen verteilen die Trümmer im Laufe der Zeit, und dicke Schichten marinen Sediments können Wrackteile vollständig begraben – was selbst die besten Sonarbilder mehrdeutig macht. Die Datenanalyse selbst ist arbeitsintensiv: PBS NewsHour berichtet, dass Analysten Tausende von Sonarbildern auf Anomalien überprüfen müssen, ein Prozess, der zunehmend durch maschinelles Lernen unterstützt wird, aber noch lange nicht automatisiert ist.

Ein Feld im Wandel

Die lange Suche nach MH370 hat die Innovation in der maritimen Suchtechnologie beschleunigt. AUVs sind jetzt schneller, tauchen tiefer und tragen umfangreichere Sensorlasten als je zuvor. Forscher am MIT entwickeln Oberflächenfahrzeug-Sonar-Arrays, die riesige Gebiete kartieren könnten, ohne überhaupt Unterwasserroboter einzusetzen. Die Tragödie hat, obwohl ungelöst, den tiefen Ozean ein wenig weniger unerkennbar gemacht – und die nächste Suche etwas wahrscheinlicher zum Erfolg geführt.