Aquarius (Labor)

Unterwasserlabor Aquarius
Emblem
Maße
Länge:	13,11 m
Breite:	4,87 m
Höhe:	6,66 m
Durchmesser (Habitatröhre):	2,74 m
Nutzfläche:	circa 37 m2
Masse (Grundplatte):	116 t
Masse (Habitat):	85 t
sonstige Daten
Baujahr:	1986
aktuelle Tauchtiefe:	19 m
maximale Tauchtiefe:	36 m
jährliche Betriebskosten:	circa 1,4 Mio. US-$
Innerer Aufbau des Habitats

Die Aquarius ist ein US-amerikanisches Unterwasserhabitat und -labor, das sich im Besitz der National Oceanic and Atmospheric Administration befindet und von der Universität von North Carolina, Wilmington betrieben wird. Sie liegt circa vierzehn Kilometer südöstlich vor Key Largo im Atlantik.

Vorgeschichte

Trieste vor dem ersten Tauchgang zum Marianengraben

In der Mitte des 20. Jahrhunderts war neben der Erforschung des Weltraums der Vorstoß in die Tiefen der Ozeane ein Traum der Menschheit. Nachdem Jacques Piccard und Don Walsh mit ihrem U-Boot Trieste am 23. Januar 1960 den im Marianengraben gelegenen tiefsten Punkt des Weltmeeres erreicht hatten, erhoffte man sich, ganze Unterwassersiedlungen bauen zu können, um die Ressourcen der Tiefsee auszubeuten. In den folgenden Jahrzehnten wurden viele Unterwasserhabitate in den verschiedenen Teilen der Meere versenkt. Die Aquarius ist das letzte funktionsfähige Labor dieser Ära.

Aufbau

Die Aquarius am Meeresboden

Die Aquarius wurde 1986 von der Firma Victoria Machine Works in Victoria, Texas gebaut. Ihre Hülle besteht aus 1,9 cm starkem Stahl, auf dem eine 1 cm starke Isolationsschicht aufgebracht ist. Über vier Pfeiler ist sie mit der 116 t schweren Grundplatte verbunden. Jeder der vier Pfeiler ist mit 25 t Blei gefüllt, so dass die gesamte Konstruktion eine Masse von etwa 300 t aufweist. Die Höhe der Pfeiler kann einzeln in einem Bereich von circa 2 m eingestellt werden, was eine Nivellierung der Aquarius je nach Meeresbodenbeschaffenheit erlaubt. Habitat und Grundplatte wurden so konstruiert, dass sie auch schweren Stürmen widerstehen können.

Das Innere ist in drei Bereiche aufgeteilt. Es besteht aus Hauptbereich, Einstiegsschleuse und Nassbereich, in denen unterschiedliche Druckverhältnisse eingestellt werden können. Die Unterseite des Nassbereichs ist zum Wasser hin offen. In ihm herrscht immer ein höherer Druck als der Druck des Wassers, so dass kein Wasser eindringen kann. So können Taucher in das Innere gelangen, ohne dass eine entsprechende Schleuse nötig ist. Der Nassbereich ist 2,5 m lang, 3,6 m breit und 2,1 m hoch. Hier stehen Stauraum für Taucherausrüstungen und eine Heißwasserdusche zur Verfügung, so dass die Taucher ihre Anzüge gegen trockene Kleidung tauschen können.

Vom Nassbereich aus führt eine luftdicht schließende Luke zur Einstiegsschleuse. Die Einstiegsschleuse bietet eine Toilette, ein Waschbecken, die Schalttafeln für die Gas- und Stromversorgung, die Lebenserhaltungssysteme, einen Arbeitsplatz und Stauraum für persönliche Dinge der Besatzungsmitglieder.

Aquarius mit Tauchglocke im Vordergrund

Eine weitere luftdichte Luke verbindet die Einstiegsschleuse mit dem Hauptbereich. Er ist in einen Arbeits- und einen Wohnbereich sowie einen Schlafbereich mit sechs 60 cm breiten und 1,90 m langen Kojen aufgeteilt. Des Weiteren gibt es dort einen Esstisch mit Bänken, eine Kombüse mit Spülbecken, Mikrowellenherd und Stauraum für Nahrung sowie Kommunikations- und Videoausrüstungen, medizinische Ausrüstungen und Lebenserhaltungssysteme.

Bei einem eventuellen Notfall können sowohl Hauptbereich als auch Einstiegsschleuse mit Strom aus Batterien und Atemluft aus Notfalltanks versorgt werden. Auch Ausrüstung zur Entsorgung des anfallenden CO₂ steht zur Verfügung, falls die Verbindung zur LSB abreißen sollte.

Außerhalb der Aquarius steht in der Nähe des Ausgangs für einen Notfall eine Tauchglocke zur Verfügung, die etwa 1,7 m³ Luft enthält und sechs Menschen ein bequemes Stehen erlaubt.

Lebenserhaltungsboje

Die Life Support Buoy

Die Lebenserhaltungsboje (Life Support Buoy, LSB) besteht aus einer Plattform mit zehn Metern Durchmesser, die über der Aquarius an der Meeresoberfläche fixiert ist. Für die Befestigung ist die LSB an fünf Punkten über Nylon-Seile von etwa fünf Zentimeter Dicke an Vertäuungsplatten auf dem Meeresgrund verankert. Die Vertäuungsplatten selbst sind mit 1,2 m langen Ankerbolzen im Meeresboden befestigt.

Neben einem Turm für Kommunikationszwecke hat die Boje einen Innenraum mit einer Grundfläche von circa siebzig Quadratmetern. Innerhalb der Boje befinden sich zwei Dieselgeneratoren mit je vierzig Kilowatt Leistung, zwei Luftkompressoren mit einer Liefermenge von 510 Litern pro Minute sowie Empfangsanlagen für den VHF-Bereich und Sende- und Empfangsanlagen für den UHF-Bereich und das Mobilfunknetz. Die UHF-Anlage ermöglicht zuverlässige verschlüsselte Audio-, Video- und Datenverbindungen mit einer Bandbreite von bis zu zehn MB pro Sekunde zwischen der Aquarius und dem Mission Control Center an Land. Technische Verbesserungen sind in Planung (Stand: 2008), um die Qualität der Video- und Telefonieverbindungen noch weiter zu erhöhen.

Über einen 42 Meter langen und 8 Zentimeter starken Verbindungsschlauch ist die Aquarius an der Lebenserhaltungsboje angeschlossen. Innerhalb des Schlauches befinden sich Energieversorgungskabel zu den Generatoren, zwei Koaxial- und zwölf Twisted-Pair-Kabel zu den Sende- und Empfangsanlagen sowie Luftversorgungsschläuche zu den Luftkompressoren.

Operationsbasis an Land

Operationsbasis in Key Largo

Die Operationsbasis ist in Key Largo in zwei Gebäuden untergebracht. Ein Gebäude beherbergt die Verwaltung, Unterbringungsmöglichkeiten für Besucher und ausgedehnte Arbeitseinrichtungen. Im anderen Gebäude existieren komfortable Schlafbereiche für Wissenschaftler, voll ausgestattete Küchen sowie zwei Laboratorien.

Forschungsmissionen

Die Aquarius bietet Wissenschaftlern die Möglichkeit zur Erforschung des Lebens im Ozean über einen längeren Zeitraum unter Wasser. Seit ihres ersten Einsatzes haben mehr als zweihundert Wissenschaftler von über neunzig Organisationen mehr als fünfzig Forschungsmissionen durchgeführt. Durch Untersuchungen der Korallenriffe können sie beispielsweise Aspekte der Umweltverschmutzung erforschen.

Nach dem Bau der Aquarius 1986 wurde sie 1988 zunächst vor den amerikanischen Virgin Islands eingesetzt. Nach dreizehn Missionen und dem Hurrikan Hugo wurde sie in Wilmington, North Carolina einer Generalüberholung unterzogen und 1992 an ihren heutigen Standort gebracht. 1996 wurde sie nach weiteren zwanzig Missionen wegen Finanzierungsschwierigkeiten erneut gehoben. Nach Sicherstellung der weiteren Finanzierung wurde sie 1997 an der Harbor Branch Oceanographic Institution erneut generalüberholt und 1998 wieder an ihren alten Standort vor Key Largo zurückgebracht.

Missionsübersicht 2001 bis 2008

2001
Bezeichnung	Forschungsleiter	Trainingszeitraum	Missionszeitraum
Betriebsbedingte Unterstützung	Craig Cooper, Universität von North Carolina Wilmington		16. bis 20. April
ökologische Aspekte von Tiefseeschwämmen	Joseph Pawlik, Universität von North Carolina Wilmington	14. bis 18. Mai	21. bis 27. April
bodennahe Nährstofffluktuationen im Florida Key Riff	James Leichter, Woods Hole Ocean Institute	11. bis 15. Juni	18. bis 28. Juni
Biologie und Ökologie der Fangschreckenkrebse	Roy L. Caldwell, Abteilung Integrative Biologie, Universität von Kalifornien, Berkley	9. bis 13. Juli	16. bis 25. Juli
Ökologie und Physiologie der Braunalgen im Korallenriff der Florida Keys	Kevin Beach, Universität von Tampa	5. bis 10. August	13. bis 22. August
Überwachung der Korallen und Erprobung von Tauchtechniken zur Unterstützung der nationalen Meeresschutzprogramme	Dan Basta, Universität von North Carolina Wilmington	4. bis 8. September	11. bis 19. September
NASA-Mission	NASA	15. bis 19. Oktober	21. bis 27. Oktober
Untersuchung von Fischschwärmen und deren Verhalten in geschützten Meeresbereichen		5. bis 9. November	12. bis 18. November
2002
Bezeichnung	Forschungsleiter	Trainingszeitraum	Missionszeitraum
Studie der Populationsdynamik der Steinkorallen im Conch Riff mit demografischem und populationsgenetischem Ansatz	Mary Alice Coffroth, SUNY-Buffalo	8. bis 12. April	15. bis 24. April
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt der NASA	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	6. bis 10. Mai	13. bis 21. Mai
Auswirkung der globalen Klimaerwärmung auf die Vermehrung der Korallen: Die wechselwirkenden Effekte von Temperatur und Keimentwicklung auf die Biologie der Porites Astreoides Larven	Peter Edmunds, California State Universität, Northridge	3. bis 7. Juni	10. bis 19. Juni
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt der NASA	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	8. bis 12. Juli	15. bis 23. Juli
Untersuchungen durch Zählung und Markierung von Riff-Fischen in Bezug auf das nationale Meeresschutzgebiet der Florida Keys	Billy Causey, Nationales Meeresschutzprogramm	12. bis 16. August	19. bis 28. August
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt der NASA	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	9. bis 13. September	16. bis 24. September
Untersuchung der Effekte von Materialaustausch, Wasserbewegung und Temperatur auf die Gesundheit von Riffen	David Wethey, Universität von South Carolina	7. bis 11. Oktober	14. bis 23. Oktober
Strömungsabhängiger Metabolismus: Verbindungen zwischen dem Ausbleichen der Korallen und Sauerstoffmangel im Riff	Mark Patterson, College of William and Mary	4. bis 8. November	11. bis 20. November
2003
Bezeichnung	Forschungsleiter	Trainingszeitraum	Missionszeitraum
Besatzungstraining und System-Überprüfung			24. März bis 2. April
Besatzungstraining und System-Überprüfung			21. bis 30. April
Studie der Populationsdynamik der Steinkorallen im Conch Riff mit demografischem und populationsgenetischem Ansatz	Mary Alice Coffroth, SUNY-Buffalo	12. bis 16. Mai	19. bis 28. Mai
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 5	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	9. bis 13. Juni	16. bis 29. Juni
Strömungsabhängiger Metabolismus: Verbindungen zwischen dem Ausbleichen der Korallen und Sauerstoffmangel im Riff	Dr. Mark Patterson, College of William and Mary	7. bis 11. Juli	14. bis 23. Juli
Reaktionen bentischer Macroalgen auf hochfrequenten Auftrieb am Florida Riff	Dr. James Leichter, Scripps Institution of Oceanography	4. bis 12. August	11. bis 20. August
Untersuchungen durch Zählung und Markierung von Riff-Fischen in Bezug auf das nationale Meeresschutzgebiet der Florida Keys	Billy Causey, Nationales Meeresschutzprogramm	12. bis 16. August	19. bis 28. August
Biochemischer und geologischer Einfluss auf die stabilen Kohlenstoff- und Stickstoff-Isotopzusammensetzungen von Schwämmen an natürlichen Umgebungsgefällen	Dr. Chris Martens, Universität von North Carolina in Chapel Hill	8. bis 12. September	15. bis 24. September
Widerstand von Pflanzenfressern gegen die Verteidigungsmechanismen von Algen und deren Effekte auf die Lebensgemeinschaft im Riff	Dr. Mark Hay, Georgia Institute of Technology	3. bis 7. November	10. bis 19. November
Mission der US Navy	Mr. Craig Cooper	1. bis 4. Dezember	6. bis 10. Dezember
2004
Bezeichnung	Forschungsleiter	Trainingszeitraum	Missionszeitraum
Besatzungstraining und System-Überprüfung	Craig Cooper, NURC/UNCW		19. bis 23. April
Untersuchung der physikalischen und biologischen Wechselwirkungen im Florida Keys Riff	Dr. James Leichter, Scripps Institution of Oceanography	7. bis 11. Juni	14. bis 23. Juni
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 6	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	6. bis 10. Juli	12. bis 21. Juli
Entwicklung der Schwämme und Wiedergewinnung von Stickstoff im Ökosystem Korallenriff	Dr. Chris Martens, Universität von North Carolina in Chapel Hill	2. bis 6. August	9. bis 18. August
Physiologische Ökonomie von symbiotischen Dinoflagellaten: Verständnis des Einflusses von physikalischen und biologischen Faktoren auf photosynthetische Prozesse und Veränderungen der Population	Dr. Mark Patterson, College of William and Mary	7. bis 11. Juli	14. bis 23. Juli
Internationale biomedizinische Forschungsmission	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	4. bis 8. Oktober	11. bis 25. Oktober
Widerstand von Pflanzenfressern gegen die Verteidigungsmechanismen von Algen und deren Effekte auf die Lebensgemeinschaft im Riff	Dr. Mark Hay, Georgia Institute of Technology	1. bis 5. November	8. bis 17. November
Trainingsmission der US Navy Tauchschule	Capt Mark Helmkamp, US Navy		6. bis 9. Dezember
Trainingsmission der US Navy Tauchschule	Capt Mark Helmkamp, US Navy		11. bis 14. Dezember
2005
Bezeichnung	Forschungsleiter	Trainingszeitraum	Missionszeitraum
Besatzungstraining und System-Überprüfung	Craig Cooper, NURC/UNCW	18. bis 19. April	20. bis 22. April
Die Rolle der Hydrodynamik bei Nährstofffluktuationen im Conch Reef	Dr. Stephen Monismith	5. bis 8. Juli	15. bis 21. Juli
Entwicklung der Schwämme und Wiedergewinnung von Stickstoff im Ökosystem Korallenriff	Dr. Chris Martens, Universität von North Carolina in Chapel Hill	8. bis 12. August	15. bis 24. August
Bewegungsverhalten von Fischen	Dr. James Lindholm, PIER	31. Oktober bis 4. November	7. bis 16. November
Trainingsmission der US Navy Tauchschule	Capt Mark Helmkamp, US Navy		5. bis 9. Dezember
Trainingsmission der US Navy Tauchschule	Capt Mark Helmkamp, US Navy		9. bis 14. Dezember
2006
Bezeichnung	Forschungsleiter	Trainingszeitraum	Missionszeitraum
Besatzungstraining und System-Überprüfung	Craig Cooper, NURC/UNCW	6. bis 7. März	7. bis 11. März
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 9	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	27. bis 31. März	3. bis 20. April
NURC/Navy Weiterentwicklung des Sättigungstauchens Mission 1	Craig Cooper, NURC/UNCW	5. bis 6. Juni	6. bis 10. Juni
NURC/Navy Weiterentwicklung des Sättigungstauchens Mission 2	Craig Cooper, NURC/UNCW		10. bis 14. Juni
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 10	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	18. bis 20. Juli	22. bis 28. Juli
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 11	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	12. bis 14. September	16. bis 22. September
NURC/Navy Weiterentwicklung des Sättigungstauchens Mission 3	Craig Cooper, NURC/UNCW		3. bis 7. November
NURC/Navy Weiterentwicklung des Sättigungstauchens Mission 4	Craig Cooper, NURC/UNCW		9. bis 13. November
2007
Bezeichnung	Forschungsleiter	Trainingszeitraum	Missionszeitraum
Besatzungstraining und System-Überprüfung	Otto Rutten, NURC/UNCW	2. bis 5. April	6. bis 9. April
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 12	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	30. April bis 4. Mai	7. bis 18. Mai
NURC/Navy Weiterentwicklung des Sättigungstauchens Mission 1	Craig Cooper, NURC/UNCW		5. bis 9. Juni
NURC/Navy Weiterentwicklung des Sättigungstauchens Mission 2	Craig Cooper, NURC/UNCW		10. bis 14. Juni
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 13	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	30. Juli bis 3. August	6. bis 15. August
Wenn Riffe sprechen könnten	Kate Thompson, Nationales Meeresschutzprogramm	10. bis 14. September	17. bis 25. September
Die Rolle der Schwämme bei der Stickstoffverwertung und Atmung im Ökosystem eines Korallenriffs	Niels Lindquist, UNC Chapel Hill	8. bis 12. Oktober	15. bis 24. Oktober
Projekt SeaCamel: Klassenraum Aquarius	Captain Philip G. Renaud, Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation	5. bis 9. November	12. bis 16. November
2008
Bezeichnung	Forschungsleiter	Trainingszeitraum	Missionszeitraum
NURC/Navy Weiterentwicklung des Sättigungstauchens Mission 1	Craig Cooper, NURC/UNCW		15. bis 19. April
NURC/Navy Weiterentwicklung des Sättigungstauchens Mission 2	Craig Cooper, NURC/UNCW		21. bis 25. April
NURC Weiterentwicklung des Umgebungsdrucktauchens	Craig Cooper, NURC/UNCW	19. bis 20. Mai	20. bis 24. Mai
Aquarius Experimente zur Wiederherstellung und Widerstandsfähigkeit von Korallen	Dr. Margaret Miller, NOAA Fisheries	2. bis 6. Juni	9. bis 18. Juni
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 14	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	28. Juli bis 1. August	4. bis 15. August
Die Rolle der Schwämme bei der Stickstoffverwertung und Atmung im Ökosystem eines Korallenriffs	Niels Lindquist, UNC Chapel Hill	8. bis 12. September	15. bis 24. September
Weltraum Simulations- und Trainingsprojekt NEEMO 13	Bill Todd, NASA/United Space Alliance	30. Juli bis 3. August	6. bis 15. August
Die Versauerung des Ozeans	TBA	6. bis 10. Oktober	13. bis 22. Oktober
Mission des nationalen Meeresschutzprogramms	Steve Gittings, NOAA’s National Marine Sanctuary Program	3. bis 7. November	10. bis 19. November

Zukunftsaussichten

Auch künftig soll die Aquarius weiter eingesetzt und weiterentwickelt werden. Die NOAA plant, das Labor autonomer zu machen. Hierzu sollen zum Beispiel Atemlufttanks installiert werden, um eine ganze Mission mit Luft versorgen zu können. Des Weiteren werden Anstrengungen unternommen, die Energieerzeugung unter Wasser zu verlegen, um auf die LSB verzichten zu können und nur noch eine Boje für die Kommunikationsverbindungen zu benötigen. Aus dem gleichen Grund werden CO₂-Recyclingsysteme getestet. Auch an der Erhöhung der maximalen Tauchtiefe wird gearbeitet.

Quellen

• Spiegel-Online Artikel vom 5. März 2008
• NOAA Website über das Aquarius-Habitat
• UNCW Website über das Aquarius-Habitat

Weblinks

• Video über die Aquarius (englisch)
• Videoarchiv der Universität von North Carolina (englisch)

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Koordinaten: 24° 57′ 0″ N, 80° 27′ 12,99″ W