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Eine Unterwasserstation bzw ein Unterwasserlabor kurz UWL auch Unterwasserhabitat ist eine Tauch und Arbeitsstation unter Wasser die in der Regel auf dem Meeresboden fur Forschungszwecke wie meereskundliche Aufgaben dauerhaft oder fur einen langeren Zeitraum errichtet wird Unterwasserlabor Helgoland im Nautineum Stralsund 2012 In den 1960er und 70er Jahren dienten Unterwasserstationen der Erforschung insbesondere der Offshore Tauchtechnik und des Sattigungstauchens auch wurden neue Erkenntnisse in der Zoologie gewonnen Die Stationen verblieben wahrend des Forschungsauftrages in der festgelegten Tiefe die Versorgung war uber Schiffe oder von Land sichergestellt Entsprechend der Aquanautik dem Forschungsbereich der Meereskunde der sich mit der Stationierung von Menschen unter Wasser beschaftigt nennt man Besatzungsmitglieder einer Unterwasserstation Aquanauten 1 Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Technische Grundlagen 2 1 Typen 2 2 Die zwei Innendrucktypen Umgebungsdruck gegen Oberflachendruck 2 3 Das Drei Kammer System 2 4 Komponenten von Unterwasserstationen 2 5 Ausstiege 2 6 Vorteile 2 7 Nachteile 3 Weblinks 4 Siehe auch 5 EinzelnachweiseGeschichte BearbeitenDie fruhe Geschichte von Unterwasserstationen ist identisch mit der von Taucherglocken und Senkkasten Da ausserdem lange Aufenthalte in Umgebungen mit erhohtem Druck hyperbare Umgebungen notwendigerweise mit einer Sattigung des Korpers mit dem umgebenden Gas einhergeht ist sie ebenfalls eng mit der Entwicklung des Sattigungstauchens verbunden Die zundende Inspiration die zum Bau vieler verschiedener Unterwasserstationen fuhrte kam von George F Bond der zwischen 1957 und 1963 in seinem Projekt Genesis in funf Phasen die medizinischen Auswirkungen von Organismen in gesattigtem Zustand erforschte Durch diese Experimente motiviert begann Edwin A Link das Programm Man in the Sea noch bevor George F Bond die Experimente mit Menschen 1962 durchfuhrte Dazu entwickelte er eine Tauchkammer in der er diverse Versuche vornahm bevor unter der Bezeichnung Man in the Sea I Robert Stenuit knapp uber 24 Stunden auf einer Tiefe von 61 m verbrachte 1 Ebenfalls durch die Ergebnisse von George F Bond motiviert fand 1962 in Frankreich Jacques Yves Cousteaus erstes Conshelf Projekt auf einer Tiefe von 10 m statt Dabei verbrachten zwei Taucher eine Woche in einem waagerechten Stahlzylinder Nun wurden die Projekte anspruchsvoller 1963 folgte Cousteaus Conshelf II Projekt Im Vordergrund stand dabei nicht nur der technische Erkenntnisgewinn sondern auch die Absicht anstelle eines reinen Schutzraumes ein wohnliche Umgebung zu schaffen Auf 11 m Tiefe lebten funf Personen fur vier Wochen zwei weitere eine Woche auf 25 m Tiefe 2 Im Juni 1964 verbrachten Robert Stenuit und Jon Lindbergh 49 Stunden auf einer Tiefe von 126 m in Edwin A Links Man in the Sea II Programm Das Habitat bestand dabei aus einem elastischen Ballon namens SPID Analog zum Wettlauf zum Mond begann nun ein Wettrennen um die Fuhrung bei der Stationierung von Menschen auf dem Meeresboden Die Anlagen wurden grosser und man erweiterte die Einsatztiefe Es folgte eine Reihe von anspruchsvollen Unterwasserstationen in denen sich Menschen fur mehrere Wochen und in grossen Tiefen aufhielten Mit Sealab II entstand das bisher grosste Habitat mit einer Nutzflache von 63 m das auf einer Tiefe von uber 60 m eingesetzt wurde Mehrere Lander bauten fast zeitgleich eigene Stationen und begannen Experimente meist in flachen Gewassern wahrend immer neue Rekorde gebrochen wurden So wohnten in Conshelf III sechs Aquanauten fur mehrere Wochen auf einer Tiefe von 100 m In Deutschland wurde mit dem UWL Helgoland das erste Habitat fur den Betrieb in kalten Gewassern gebaut die Tektite Stationen waren geraumiger und technisch ausgereifter Das wohl ambitionierteste Projekt war Sealab III ein Umbau von Sealab II das nun auf 186 m betrieben werden sollte Als einer der Taucher noch in der Vorbereitungsphase durch menschliches Versagen todlich verungluckte wurden alle weiteren Projekte der U S Marine beendet Ein franzosisches Tauchunternehmen war das im September 1970 durchgefuhrte Janus II bei dem drei Aquanauten acht Tage im Golf von Ajaccio in 255 Metern Tiefe verbrachten ein neuer Spitzenwert da bis zu diesem Zeitpunkt noch niemand derart lange unter einer so hohen Wassersaule gearbeitet hatte International ist zu bemerken dass alle begonnenen Gross Projekte bis auf das La Chalupa Habitat durchgefuhrt aber nicht mehr fortgesetzt wurden so dass die folgenden Habitate kleiner und fur geringere Tiefen ausgelegt waren Das Rennen um grossere Tiefen langere Missionen und technische Weiterentwicklungen schien somit ein Ende gefunden zu haben Auch aus Grunden wie fehlende Mobilitat nicht zu gewahrleistende Autarkie Verlagerung des Schwerpunkts auf Raumfahrt und oder Ubergang zu oberflachenbasierten Olplattformen sank das Interesse an Unterwasserstationen so dass nach 1970 eine spurbare Abnahme an grossen Projekten auftrat Mitte der achtziger Jahre entstand noch das Habitat Aquarius im Stil von Sealab und Helgoland und ist noch heute in Betrieb Die erste Generation von Unterwasserstationen endete mit ihm Folgendes Zitat der Cousteau Society druckt stellvertretend das Ergebnis der gesamten ersten Generation von Unterwasserstationen aus Conshelf proved that human beings can live under the sea for long periods of time but that even though they have the physical and psychological capabilities humans are not made to exist in a world without sun Conshelf bewies dass Menschen fur langere Zeitraume am Meeresboden leben konnen jedoch obwohl sie die physische und psychische Kapazitat dazu haben nicht dazu geschaffen sind in einer Welt ohne Sonne zu existieren 2 Es folgten Projekte die das Erleben in den Vordergrund ruckten So entstanden futuristische Konzepte fur Unterwasserdorfer und Luxushotels Village Sous Marin Hydropolis Poseidon Resort Man entdeckte die Unterwasserwelt auch als Plattform fur Fernseh Spielshows Progetto Abissi baute Unterwasser Observatorien Coral World Eilat und Restaurants die per Korridor von der Wasseroberflache erreichbar waren Red Sea Star Ithaa oder Forschungsstationen die an der Wasseroberflache treiben und uber einen Unterwasserbereich verfugen sollten SeaOrbiter Die meisten dieser neuen Grossprojekte wie Hydropolis Poseidon Resort und SeaOrbiter wurden bisher nicht umgesetzt obwohl der Architekt sowohl von SeaOrbiter Jacques Rougerie als auch der von Poseidon Undersea Resort L Bruce Jones fur die erfolgreiche Realisierung von unterseeischen Grossprojekten bekannt sind Sie zeigen jedoch klar in welche Richtung sich zukunftige Projekte entwickeln 2018 schlug Martin Henke Grunder von CalamarPark einer Initiative fur Studien zur Aquanautik 3 auf der 21 Konferenz fur Unterwasser Forschung und Technologie analog zur ISS den Bau einer Internationalen Unterwasserstation vor 4 dessen Konzept 2020 bei der ESA eingereicht wurde 5 Fabien Cousteau Enkel von Jacques Yves Cousteau nahm 2020 die Idee einer Internationalen Unterwasserstation auf und stellte seine Vision einer Unterwasser Forschungsstation vor das eines Tages viermal so gross wie alle bisherigen Unterwasser Habitate sein soll Die Installierung soll zu einem unbestimmten Zeitpunkt vor der Kuste von Curacao stattfinden 6 Technische Grundlagen BearbeitenTypen Bearbeiten Aus der Liste der bisherigen Unterwasserstationen ableitend konnen Unterwasserstationen je nach geplanter Tiefe und Mobilitat in verschiedene Typen unterteilt werden Dadurch wird ersichtlich dass sich Unterwasserstationen konzeptionell nicht immer klar von Tauchbooten Taucherglocken oder Schiffen unterscheiden lassen Ein auf dem Meeresboden absetzbares und mit Ausstiegsschleusen versehenes Tauchboot kann somit durchaus als Unterwasserstation kategorisiert werden Ebenso verhalt es sich mit Taucherglocken die uber einen Trockenbereich verfugen und den Tauchern erlauben komplett aufzutauchen oder Schiffe die uber einen Bereich im Rumpf verfugen dessen Druck an die Umgebung angepasst werden kann und es Tauchern erlaubt uber Schleusen Ausstiege vorzunehmen Zu diesem Dilemma schrieb G Haux 1970 An dieser Stelle muss auch noch gesagt werden dass es nicht ganz einfach ist den Begriff Unterwasserlabor scharf einzugrenzen Man konnte sich daruber streiten ob man die Tauchkammer von Link die im Man in Sea I Projekt zum Einsatz kam als UWL bezeichnen darf Aber auch die von den Sowjets geplante Bentos 300 ist da sie eine gewisse Eigenmanovrierfahigkeit besitzt nicht so ohne weiteres zu klassifizieren Deshalb besteht durchaus die Moglichkeit dass dieser Tauchkorper an anderer Stelle als Tauchboot eingeordnet wird Nun eine gewisse Grosszugigkeit kann hier nicht schaden 7 Die wichtigsten Unterscheidungen sind wie folgt nbsp Schwimmend Schwimmend Die eigentliche Station befindet sich im Rumpf einer schwimmenden Struktur und somit standig unter der Wasseroberflache Im Beispiel Sea Orbiter soll dieser Bereich bis zu einer Tiefe von 30 m reichen Vorteil dieses Typs ist die Mobilitat nbsp per Korridor Per Oberflachenkorridor Die Station ist uber einen Korridor zur Wasseroberflache erreichbar Dadurch ist die Einsatztiefe sehr begrenzt Es kann jedoch der Innendruck von 1 bar aufrechterhalten werden so dass Besucher keinerlei Dekompression Prozeduren absolvieren mussen Dieser Typ wird generell an Kusten eingesetzt wie z B das Unterwasser Restaurant Ithaa auf den Malediven oder Red Sea Star in Eilat Israel Ausstiege sind dabei nicht vorgesehen bzw nur durch eine Schleuse durchfuhrbar Ausserdem kann diese Bauweise zu massiven Problemen fuhren wie z B bei Ithaa als nach dem Sumatra Andamanen Beben 2004 ein Tsunami den Korridor zu uberfluten drohte nbsp Halb Autark Halb Autark Stationen dieses Typs sind nur per Tauchgang erreichbar beziehen Energie und Atemgas jedoch durch eine Versorgungsleitung engl umbilical Nabelschnur Die meisten Stationen sind von diesem Typ wie z B Aquarius Labor Sealab I und II und Helgoland nbsp Autark Autark Die Station verfugt uber eigene Reserven an Energie und Atemgas und ist durch ihre Autarkie zwangslaufig dazu in der Lage zumindest in vertikale Richtung selbst zu manovrieren Dieser Typ ist also Tauchbooten oder Panzertauchanzugen ahnlich umgeht durch seine Ausstiegsmoglichkeit jedoch die vollstandige Trennung von der Umgebung complete environmental separation 8 Beispiele dafur sind Conshelf III oder Bentos 300Die zwei Innendrucktypen Umgebungsdruck gegen Oberflachendruck Bearbeiten Bezuglich des Innendrucks lassen sich zwei Arten von Unterwasserstationen unterscheiden Offene Station Fast alle Unterwasserstationen sind so eingerichtet dass in ihnen Umgebungsdruck herrscht bzw leicht daruber was dem Prinzip einer Taucherglocke entspricht Die Anlage hat einen Ausgang siehe Moonpool an der Unterseite durch den Taucher ein und aussteigen konnen Sobald die Aquanauten mit dem Atemgas gesattigt sind siehe Sattigungstauchen konnen sie sich unbegrenzt in der Station aufhalten Am Ende einer Mission besteht dann die Notwendigkeit einer je nach Einsatztiefe betrachtlichen Dekompressions Prozedur Zu diesem Zweck werden die Taucher entweder mit einer Kapsel zu einer Dekompressionskammer an Bord eines Versorgungsschiffes transportiert siehe Sealab II oder die Station wird unter Wasser versiegelt und dient selbst als Dekompressionskammer siehe Aquarius Letzteres ist nur bis zu Tiefen von etwa 40 m moglich Geschlossene Station Der Innendruck bei geschlossenen Stationen ist wie bei einem U Boot identisch mit dem Luftdruck auf Meereshohe Zum Ausstieg mussen Taucher eine Schleuse benutzen die sie auf den Umgebungsdruck der jeweiligen Tiefe komprimiert und spater wieder dekomprimiert Wahrend die Einsatztiefe von der Druckfestigkeit der Station abhangt konnen Ausstiege nur in begrenzten Tiefen vorgenommen werden da in grosseren Tiefen selbst kurze Ausstiege betrachtliche Dekompressions Zeiten notwendig machen wurden Die russische Station Bentos 300 sprich Bentos Minus Dreihundert war fur Tiefen von bis zu 300 m konzipiert und verfugte uber eine solche Schleuse fur Ausstiege Das Drei Kammer System Bearbeiten Wahrend man in den Experimenten Man in the Sea I Conshelf I II und III das Habitat zugleich auch als Dekompressionskammer benutzte wurden die beiden Funktionen schon im Man in the Sea II Experiment physisch voneinander getrennt Nach dem Aufenthalt im Habitat stiegen die Taucher in eine Transportkapsel um in der sie auch gleichzeitig dekomprimierten Seit den Sealab Projekten nutzt man das Drei Kammer System bei dem die Taucher nach ihrem Aufenthalt im Habitat in eine Personentransferkapsel PTC engl personnel transfer capsule umsteigen die unter Wasser versiegelt und so an Bord des Versorgungsschiffes gehoben wird Dort koppelt man es an eine geraumige Deckdekompressionskammer DDC fur deck decompression chamber in der die teilweise betrachtliche Dekompressionsphase absolviert wird Die Vorteile sind Mobilitat Wetterunabhangigkeit und bessere medizinische Uberwachung Die letzte Etappe der Entwicklung ist die Reduzierung von Tieftauchsystemen auf Deckdekompressionskammer und Personentransferkapseln wie in der Draeger Tieftauchanlage Bibby Topaz 9 Die Taucher wohnen dabei fur den gesamten Einsatz unter dem Druck der Einsatztiefe in einem sehr geraumigen Druckkammer Komplex im Rumpf des entsprechenden Schiffes Fur die einzelnen Taucheinsatze werden sie per Kapsel auf die entsprechende Tiefe gebracht wo sie aussteigen und die Unterwasserarbeiten absolvieren Am Ende des Tauchgangs steigen sie zum Transport an die Wasseroberflache wieder in die Kapsel die auf dem Schiff an den Druckkammerkomplex gekoppelt wird Am Ende des mehrere Tage dauernden Einsatzes beginnt die wiederum mehrere Tage lange Dekompressionsphase Systeme dieser Art werden heute fur alle Offshore Sattigungstauchgange eingesetzt 10 Unterwasserstationen haben sich somit durch ihre eigene Weiterentwicklung selbst abgeschafft Komponenten von Unterwasserstationen Bearbeiten Habitat Die eigentliche Station LSB engl life support buoy deutsch Lebenserhaltungs Boje die fur die Zuleitung von Energie Atemluft Susswasser Telekommunikation und Telemetrie notwendig ist Die Verbindung zwischen Habitat und LSB erfolgt uber ein mehradriges Umbilical von umbilical cord englisch fur Nabelschnur in dem alle Schlauche und Kabel vereint sind PTC personnel transfer capsule englisch fur Personentransferkapsel Wird die Dekompression am Ende einer Mission nicht im Habitat durchgefuhrt also bei allen Missionen in grosserer Tiefe steigen die Aquanauten in diese Kapsel die noch auf Einsatztiefe versiegelt wird Sie wird dann an Deck gehoben und an die Deck Druckkammer siehe DDC gekoppelt in der die Dekompression absolviert wird DDC DDC fur deck decompression chamber englisch fur Deck Druckkammer Diese Kammer befindet sich auf dem Versorgungsschiff und dient sowohl der kontrollierten Kompression vor der Mission als auch der Dekompression an deren Ende Der Vorteil einer Druckkammer an Bord ist die Mobilitat die Wetterunabhangigkeit und die bessere medizinische Uberwachung Versorgungsschiff englisch support vessel Wahrend es bei den ersten Stationen noch zu massiven Problemen durch Seegang bei der Absenkung uber die Bordseite kam zeigte sich spater dass die ideale Form des Versorgungsschiffes die des Katamarans ist bei dem das Habitat aus der Mitte des Schiffes zu Wasser gelassen werden kann Um diese Form zu erreichen wurden bei einigen Stationen zwei Schiffe durch eine Plattform zur U Form miteinander verbunden Landstation Diese Station uberwacht alle Vorgange und beherbergt eine Tauchbasis technische Ateliers und Unterkunfte Ausstiege Bearbeiten nbsp Der bei Ausstiegen erreichbare Freiraum rund um das Habitat beschreibt ein EllipsoidFur Ausstiege werden entweder gangige Drucklufttauchgerate oder lange Schlauchverbindungen zum Habitat benutzt Die Schlauch Variante wird im Englischen als Hookah bezeichnet dem aus dem Hindustani stammenden Begriff fur Wasserpfeife Druckluft oder Kreislauftauchgerate Der Vorteil von Drucklufttauchgeraten ist die Mobilitat die fur vollstandig gesattigte Taucher auch zu einem grossen Problem werden kann wenn er namlich bei schlechter Sicht den Ruckweg zum Habitat nicht mehr findet Es bestehen dann die zwei Moglichkeiten entweder eines lebensbedrohlichen Dekompressionsunfalls bei dem Versuch zur Wasseroberflache zu gelangen oder der Tod durch Ersticken Aus diesem Grunde wurden bei den meisten Programmen Markierungen und Seile rund um das Habitat angebracht um zu vermeiden dass sich Taucher verirren Hookah Schlauche sind dementsprechend sicherer schranken die Bewegungsfreiheit jedoch auch sehr ein und konnen sich verheddern 11 Somit sind die horizontalen Radien der Ausstiege auf die Menge des Luftvorrats oder die Lange des Atemschlauches begrenzt Aber auch die Entfernungen uber und unter das Niveau des Habitats sind beschrankt und richten sich nach der Einsatztiefe und der damit verbundenen Gasdrucksattigung der Taucher Der fur Ausstiege erreichbare Freiraum beschreibt somit die Form eines Ellipsoids rund um das Habitat Naturlich gilt fur jede Bodentiefe die Tiefe des Habitats von welchem die Exkursionen stattfinden eine andere Nullzeit die mogliche Entfernung uber und unter dem Habitat ohne eine Dekompressionsschuld einzugehen vergrossert sich mit steigender Tiefe Das angesprochene Ellipsoid nimmt daher eine rundere Form ein je tiefer das Habitat positioniert ist Dieses Prinzip ist als Exkursionstauchen beschrieben Im Programm Tektite I befand sich das Habitat auf einer Tiefe von 13 1 m Ausstiege waren vertikal bis auf eine Tiefe von 6 7 m 6 4 m uber dem Habitat bzw 25 9 m 12 8 m unter dem Habitat Niveau begrenzt und wurden horizontal bis auf eine Entfernung von 549 m zum Habitat durchgefuhrt 1 Vorteile Bearbeiten Die Stationierung von Tauchern auf dem Meeresboden hat gegenuber von oberflachenbasierten Tauchgangen diverse Vorteile Beobachtungen konnen zu jeder Zeit des Tages durchgefuhrt werden um damit das Verhalten sowohl von tagaktiven als auch nachtaktiven Organismen zu studieren 12 Unterwasserstationen im flachen Wasser konnen auch dazu benutzt werden Taucher aus grosseren Tiefen aufzunehmen um einen Grossteil der Dekompression darin durchzufuhren Dieses Prinzip wurde im Projekt Conshelf II genutzt Sattigungstauchgange bieten die Moglichkeit mit kurzen Intervallen zu tauchen was von der Oberflache nicht moglich ist Risiken in Zusammenhang mit Tauch und Schiffs Operationen bei Nacht konnen minimiert werden Im Habitat La Chalupa fanden 35 aller Tauchgange nachts statt Um die gleiche Menge an Tauchgangen anstelle vom Habitat La Chalupa von der Wasseroberflache aus durchzufuhren waren taglich acht Stunden Dekompressionszeit notwendig gewesen 1 Nachteile Bearbeiten Umstandliche Handhabung hoher Personal und Materialaufwand begrenzte Mobilitat hohe KostenWeblinks Bearbeiten nbsp Commons Unterwasserstation Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Artikel u a uber Projekte der DDRSiehe auch BearbeitenListe der UnterwasserstationenEinzelnachweise Bearbeiten a b c d James W Miller Ian G Koblick Living amp Working in the sea New York 1984 Van Nostrand Reinhold Company ISBN 0 442 26084 9 a b Conshelf I II amp III Nicht mehr online verfugbar Archiviert vom Original am 9 Juni 2014 abgerufen am 2 September 2016 englisch nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www cousteau org CalamarPark About CalamarPark In CalamarPark com Abgerufen am 4 November 2020 englisch Martin Henke Proposal for a manned underwater habitat program In Akdeniz Universitesi Yayinlari Hrsg Proceedings of SBT 2018 21st Underwater Science and Technology Meeting 16 17 Nov 2018 Nr 123 2019 ISBN 978 6 05448355 6 S 58 62 Martin Henke Lunar Analog European Underwater Research Center In ESA Open Space Innovation Platform ESA 4 Oktober 2020 abgerufen am 4 November 2020 englisch Fabien Cousteau Ocean Learning Center Announcing Fabien Cousteau s PROTEUS a RevolutionaryUnderwater Scientific Research Station and Habitat Addressing Humanity s Most Critical Concerns Fabien Cousteau Ocean Learning Center 22 Juli 2020 abgerufen am 4 November 2020 englisch G Haux Tauchtechnik Band 2 Springer Verlag 11 Dezember 2013 S 277 Tauchtechnik Originaltitel Tauchtechnik 1970 Sealab I Project Group Project Sealab Summary Report An Experimental Eleven Day Undersea Saturation Dive at 193 Feet Hrsg Office of Naval Research Dep of the Navy ONR Report ACR 108 Washington D C 14 Juni 1965 Pressebox Drager Safety liefert Tieftauchanlage fur norwegisches Taucherbasisschiff Bibby Topaz 23 November 2006 abgerufen am 29 Dezember 2016 O F Ehm Max Hahn Uwe Hoffmann Jurgen Wenzel Der neue Ehm Tauchen noch sicherer 9 Auflage Muller Ruschlikon Verlags AG Cham Schweiz 2003 ISBN 3 275 01484 6 S 343 Keneth D Johns SCIENTIFIC Diver Rebreather Fatality An Incident Review Hrsg University of North Carolina Wilmington AAUS 2013 18 Wilmington North Carolina USA online online Memento des Originals vom 9 Juli 2011 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot archive rubicon foundation org Bruce B Collette Results of the Tektite program Ecology of coral reef fishes Hrsg Natural History Museum Los Angeles County Los Angeles 1972 web archive org PDF 847 kB abgerufen am 29 August 2021 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Unterwasserstation amp oldid 230483112