Eines der aktuell im DefenseTech-Inkubator.NRW teilnehmenden Startups ist das F&E-Projekt CryoSentry der Aachener GSI GmbH. Hier entwickeln die Ingenieure eine einzigartige Möglichkeit, Sonare auch unter meterdickes Packeis zu bringen – aus der Luft und autonom. Eine bedeutende Fähigkeit zur Erstellung eines umfassenden Lagebildes in einer immer wichtiger werdenden Region.
Nicht zuletzt durch die Forderungen des US-amerikanischen Präsidenten nach einer Übernahme von Grönland, geriet die Arktis erneut in den Fokus der Öffentlichkeit. Durch den Klimawandel schmelzende Eisflächen machen die Region für ganzjährige Schifffahrtsrouten genauso interessant wie für die Suche nach Rohstoffen. Nicht zuletzt geht es bei einem immer stärker befahrbaren Nordpolarmeer auch um verteidigungspolitische Themen – durch die Arktis sind viele Wege kürzer.
Doch noch schwimmt das Meereis und bietet mit mehreren Millionen Quadratkilometern Fläche große akustische und sensorische Blindzonen. Unterwasserfahrzeuge – bemannt oder unbemannt – können hier für lange Zeit unentdeckt operieren. Es gilt also, Augen und Ohren unter das Packeis zu bekommen.
Die GSI GmbH hat genau dafür eine Lösung entwickelt: CryoSentry. Die Entwickler aus Aachen nutzen dafür 15 Jahre Grundlagenforschung für die Entwicklung von Explorationstechnologien unter dem (heute nicht mehr ganz so) ewigen Eis im Polarmeer.
CryoSentry – Autonome Überwachung unter dem Eis
Um Sonare unter das Eis zu bekommen – ohne selbst ein Loch bohren zu müssen – setzt CryoSentry auf robotische Eisdurchdringung. Die einzelnen Komponenten wie beispielsweise Sonar und Schmelzsonde sind in den Technologie-Reifegraden TRL 7-9 bereits vorhanden. Derzeit werden sie vom Unternehmen zusammengebracht.
Grundsätzlich sind verschiedene Größen der Sonde möglich – für das aktuelle Projekt sind eine Länge von 1,5 Metern und ein Durchmesser von 15 cm angedacht. Eine solche Sonde soll sich dann mit einer Geschwindigkeit von circa 0,7 Meter pro Stunde durch das Eis bewegen können.
Die Aachener verfügen über eine außergewöhnliche Expertise bei Schmelzsonden, die ursprünglich für wissenschaftliche Explorationen in polaren Regionen und extremen Umweltbedingungen entwickelt wurden. Das Unternehmen konnte bereits wesentlich größere Sonden erfolgreich unter das Eis der Antarktis bringen. Nun soll die Technologie auch für verteidigungsrelevante Anwendungen adaptiert werden.
Durch den parallelen Einsatz mehrerer CryoSentry-Einheiten soll unter dem Eis ein Sonarnetzwerk installiert werden können, um große Bereiche – beispielsweise vor der Küste Grönlands – überwachen zu können. Die Sonare ermöglichen dann die Detektion und Lokalisierung fremder und eigener Unterwasserfahrzeuge. Somit wird eine kontinuierliche Lageeinschätzung der Unterwasserumgebung möglich.
Verlegung aus der Luft
CryoSentry ist als abwurffähiges Gesamtsystem ausgelegt und kann daher aus Transportflugzeugen oder alternativen Plattformen eingesetzt werden. Manuelles Verlegen auf dem Eis und Bohren sind nicht notwendig. Nach der Landung auf dem Eis übernimmt eine Oberflächenstation die Positionsbestimmung, Energieversorgung sowie die Satellitenkommunikation zur Übertragung der Messungen.
Daraufhin setzt die Bodenstation eine autonome Schmelzsonde ab, die durch eine elektrische Heizfunktion beginnt, das Eis unter sich zu schmelzen. So gelangt sie zielstrebig und kontrolliert durch sieben bis zehn Meter dickes Mehrjahreseis. Ist die Eisschicht durchdrungen, lässt sich die Sonde auf bis zu 200 Meter tief in den Ozean einbringen.
Die Eisschicht im Meerwasser gefriert rund drei Meter dick. Durch aufgeschichtete Eisschollen und Presseis kann sie in der Arktis punktuell jedoch auch 10 bis 25 Meter dick werden. Hier kommt es darauf an, das Abwurfgebiet bereits zuvor mit Satelliten auszumessen, um geeignete Abwurfpunkte zu erkennen.
Was unter dem Eis noch möglich ist
Ein geplantes Erweiterungskonzept sieht eine schwimmfähige Auslegung der Oberflächenstation von CryoSentry vor. Dadurch wären auch Einsätze auf einjährigem Eis und im offenen Ozean möglich. Die mit GNSS auffindbaren Systeme ließen sich dann auch wieder einsammeln.
In Düsseldorf versicherte GSI, dass zentrale Subsysteme wie Schmelzsonde, Sonar und Abwurfsysteme bereits einen hohen Technologiereifegrad erreicht haben und das integrierte Gesamtsystem schnell in den Bereich von TRL 6-7 gebracht werden könne. Ob CryoSentry als Produkt bei GSI bleibt oder es zu einer Ausgründung kommt, konnte ein Sprecher des Unternehmens allerdings noch nicht sagen.
Vor dem Hintergrund der wachsenden strategischen Bedeutung der Arktis bietet CryoSentry jedenfalls eine zentrale Fähigkeit zur dauerhaften, autonomen Unterwasserüberwachung in diesem schwer zugänglichen Einsatzraum.
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