Bathyskaph

Bathyscaph Trieste

Das Wort Bathyskaph oder Bathyscaph für Tiefsee-U-Boot wurde von Auguste Piccard geprägt. Dabei bediente er sich der griechischen Wörter bathos („Tiefe“) und skaphos („Schiff“). Der Begriff steht im Gegensatz zum Mesoskaph.

Technik eines Bathyskaphen

Bathyscaph im Längsschnitt

Die druckfeste Tauchkugel für die Besatzung ist am petroleum- bzw. benzingefüllten Auftriebskörper, einem an der Unterseite durchlässigen Tank, aufgehängt. Die Durchlässigkeit ist für den Druckausgleich notwendig, die nötige Wassermenge muss in den Tank eindringen können um eine Zerstörung zu verhindern. Das Petroleum wird in der Tiefe – anders als etwa Gas - kaum zusammengedrückt, behält also sein Volumen und damit seinen Auftrieb bei.

Die Auf- und Abwärtsbewegungen werden mittels Ballast gesteuert, über den Auftrieb des Benzins bzw. das Gewicht des mitgeführten Eisenschrotballastes. Die Steuerung geschieht analog und entsprechend einem Ballon. Je nach Notwendigkeit wird Eisenballast abgegeben oder (begrenzt) Benzin ausgelassen. Anders als die oberflächenorientierte Tauchkugel am Seil (Bathysphäre) besitzt der Bathyscaph somit eine eigene, unabhängige, allerdings begrenzt wirksame Tarierungskontrolle und stellt somit eine Weiterentwicklung dar. Die horizontale Fortbewegung geschieht analog einem regulären U-Boot mittels Elektromotoren und Schrauben.

Der Eisenschrotballast befindet sich in speziellen Ballastsilos, der Siloaustritt ist mit einer elektrischen Spule blockiert. Bei Ausfall der Elektrik steigt der Bathyscaph automatisch auf. Die Akkus selbst lagern unter Umgebungsdruck, Öl oder andere Flüssigkeiten wie Akkusäure stellen den Druckausgleich her. Der Zugang zur Tauchkugel erfolgt über einen beim Tauchgang mit Wasser gefluteten Schacht. Die Atemluftversorgung befindet sich im Inneren der Druckkörperkugel. Eine schwere, am Boot hängende Kette bremst den Fall kurz vor dem Meeresgrund und wirkt dort begrenzt wie ein Schleppanker.

Weiterer, abwerfbarer Notfallballast ist möglich. Der Auftriebskörper kann weitere Tanks enthalten, die an der Oberfläche ausgepumpt und mit Luft gefüllt werden. Analog dem jeweiligen Forschungsauftrag sind (rudimentäre) Greifer, Lampen, Filmausrüstung etc. im Blickfeld des Druckkörpers angebracht.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen U-Boot ist die Beweglichkeit horizontal wie vertikal stark begrenzt, das Augenmerk liegt auf der erreichbaren Tiefe.

Bei konkreten Einsätzen sind Bathyscaphe auf die Unterstützung durch ein Mutterschiff angewiesen, welches das U-Boot entweder ins Zielgebiet schleppt oder an Bord mitführt und dort zu Wasser lässt. Ebenso kann erst am Zielort eine Befüllung mit Auftriebsflüssigkeit und Ballast erfolgen.

Schematischer Ablauf eines Tauchgangs:
1. Beim Sinken dringt Wasser in den Auftriebskörper
2. Am Boden wird Ballast abgegeben
3. Der Bathyscaph steigt erneut

Geschichte

Der Bathyscaphe Trieste

FNRS-3 auf See, hinten das Mutterschiff Elie Monnier

Das Konzept des Bathyscaphen entwickelte der schweizer Physiker Auguste Piccard während der 1930er Jahre. Piccard hatte zuvor eine Druckkapsel erfunden, mit welcher er 1931 unter einem Ballon bis auf 15.785 Meter Höhe aufstieg und am 18. August 1932 mit einem Ballon gar auf 16.940 Meter in die Stratosphäre vordrang. Die Druckkapsel bzw. der Ballon war nach der fördernden belgischen Gesellschaft benannt, FNRS-1 bzw. „Fonds National de la Recherche Scientifique“. Durch die Anwendung des Prinzips des Stratosphärenballons auf die Tiefen des Ozeans entstand das Bathyscaph, die FNRS-2, welcher ab 1946 gebaut und 1948 erprobt wurde.

1953 tauchte er erstmals mit einem Bathyscaph, der Trieste, einer Weiterentwicklung des Vorläufers FNRS-2, vor der Mittelmeerinsel Ponza in eine Tiefe von 3150 Meter hinunter; das Tauchboot hielt dabei einem Wasserdruck von bis zu 420 bar stand, was etwa dem 400fachen des Luftdrucks entspricht. Einen weiteren Tiefenrekord stellte der französische Bathyscaph FNRS-3 im Februar 1954 auf und erreichte in der Nähe von Dakar 4050 m, was die Trieste 1959 im Pazifik übertraf. Am 23. Januar 1960 schließlich tauchte die Trieste auf die bis heute gültige Rekordtiefe von 10.740 bzw. 10.916 Meter (je nach Messung) an einer Stelle am Grund des Marianengrabens, dem Challengertief hinunter. Hier widerstand das Tiefseetauchboot einem Druck von 1170 bar, dem 1155-fachen des mittleren Luftdruckes in Meereshöhe.

Nach diesen Rekordfahrten führten die damaligen Bathyscaphen vor allem wissenschaftliche Expeditionen zur Erforschung des Meeresbodens und tiefer Wasserschichten durch. Daneben wurden derartige Fahrzeuge immer an der Suche nach gesunkenen U-Booten beteiligt, erstmals 1963, als die Trieste das Wrack des amerikanischen Atom-U-Bootes USS Thresher untersuchte. Auch wurde die französische Archimède 1968 und 1970 zur Suche nach den im Mittelmeer gesunkenen U-Booten Eurydice und Minerve (beides Einheiten der Daphné-Klasse) eingesetzt. 1970 führte dieses Fahrzeug sogar eine Bergung des unbemannt havarierten Tauchbootes Cyana durch, indem durch einen Manipulator der Notballast abgetrennt wurde. Bis 1980 wurden alle Bathyscaphen außer Dienst gestellt, zuletzt die Trieste II.

Ausblick

Im Vergleich zu den Offshore-Arbeitstauchbooten bzw. den Forschungstauchbooten wie Alvin sind die reinen Bathyskaphen eher unbeweglich und daher nur eingeschränkt nutzbar. Zudem ist ihre Bauweise vergleichsweise empfindlich und ihr Einsatz aufwendig. Ihr Vorteil liegt in der großen erreichbaren Tauchtiefe, der größtmöglichen überhaupt. Tatsächlich hat sich die Erreichbarkeit derartiger Tiefen, die meist nur in Tiefseerinnen vorkommen, für den normalen wissenschaftlichen Betrieb als unnötig erwiesen. Heute beträgt die größte von Tauchbooten erreichbare Tiefe ca. 6.500 m beim japanischen U-Boot Shinkai.

Neuere Überlegungen gehen dahin, die Forschungsziele in größerer Tiefe zukünftig mit unbemannten Tauchrobotern (Remotely Operated Vehicle, ROV) bzw. dynamisch tauchenden Kleinsttauchbooten abzudecken. Die Projekte sind noch nicht weit genug für eine Wertung gediehen, erscheinen aber dennoch zumindest prinzipiell möglich, so erreichte der japanische Tauchroboter Kaiko bereits 1995 den zuvor nur von der Trieste betauchten Boden des Marianengrabens. Forschungsziele in geringerer Tiefe können mit den für diese Tiefe gedachten, zwischenzeitlich gebauten Forschungs- und Arbeitstauchbooten bedient werden. Soweit bekannt sind alle bisher gebauten Bathyscaphen bereits außer Dienst gestellt.

Verschiedentlich fanden Technologien aus der Forschung an Bathyscaphen Eingang in den Bau fortgeschrittener Tauchboote. Beispielsweise verwenden alle modernen Tiefsee-U-Boote, angefangen mit der Alvin und der kanadischen Pisces-Serie kugelförmige Druckkörper, die sich - wie bei der Archimède erstmals angewandt - in einem stromlinienförmigen und drucklosen Rumpf befinden. Andere Konstruktionen wie etwa das amerikanische U-Boot Aluminaut, welches Ballast in Form eines Bleikiels zum Auftauchen abwarf, hatten keine nachhaltige Wirkung.

Bekannte Bathyskaphen

Trieste II, erste Form des Auftriebskörpers

Späterer Druckkörper der Trieste II

• FNRS 2: 1946 in Belgien gebaut; erster Bathyskaph, weitgehend Ballontyp mit siloförmigen Auftriebskörper und darunterhängendem Auftriebskörper. 1948 für bemannte Versuche bis 25 m und unbemannt bis 1.400 m genutzt, durch Seegang schwer beschädigt. Förderung durch belgische Gesellschaft FNRS (Fonds National de la Recherche Scientifique).
• Trieste: 1953 in Italien gebaut; das erste bemannte Forschungsboot, ursprünglich durch die italienische Stadt Triest gefördertes Forschungsvorhaben. Zwei Tiefenrekorde: 3.050 m (1953), 10.910 m (1960).
• FNRS 3: 1954 in Frankreich gebaut, Weiterentwicklung mit verbessertem, bootsförmigem Auftriebskörper. Stellte 1954 mit 4.050 m Tiefe den Rekord der Trieste ein. Erneut Förderung durch FNRS, Verwendung des Druckkörpers von FNRS-2.
• Archimède: 1961 in Frankreich gebaut; Forschungsboot mit großer Bootsähnlichkeit. Druckkörperkugel für 3 Personen im Rumpf integriert. Tieftauchgang im Kurilengraben nahe Japan auf nahezu 10.000 m. Kann nahezu 1 t an Forschungsausrüstung tragen. Dieses Schiff ist als Museumsschiff in Cherbourg ausgestellt.
• Trieste II: 1968 gebaut; Tauchboot mit mehrfach umgebautem, verbessertem Auftriebskörper in Torpedo- bzw. Weberschiffchenform. Druckkörperkugel teilweise im Rumpf integriert.

Auch in der Sowjetunion existierten Pläne für den Bau von Bathyscaphen. Die verschiedenen in Leningrad vom OKB Giprorybflot entwickelten Entwürfe mit den Bezeichnungen B-5, B-11 und DSB-11) besaßen stromlinienförmige Auftriebskörper in der Art von FNRS-3; die Tauchtiefen wurden auf maximal 5.000 bis 12.000 m ausgelegt. Umgesetzt wurden diese Entwürfe jedoch nicht.

Siehe auch

• Taucherglocke
• Bathysphäre
• U-Boot
• Tiefsee-U-Boot
• Mesoskaph
• Auguste Piccard