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Krabbeln wie eine Ameise - Archiv - Hamburger Abendblatt

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WISSENSCHAFT
Hamburger Abendblatt
MEERESFORSCHUNG
Krabbeln wie eine Ameise
Daten über die Ozeane im Internet
Einen ersten interaktiven Datenatlas der Ozeane hat das AlfredWegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) herausgegeben. Das kompakte elektronische Datenpaket präsentiert
über das Internet frei abrufbar alle wichtigen Ergebnisse des internationalen Forschungsprogramms WOCE (World Ocean Circulation Experiment). Mit einer dazugehörigen Software lassen
sich Salzgehalte, Temperaturen, Nähr- oder Spurenstoffkonzentrationen für fast alle Meere auf den Schirm holen. An den Daten
haben Forscher aus 25 Ländern zehn Jahre lang gearbeitet. Die
Daten und die Software können kostenlos abgerufen werden:
www.Awi-bremerhaven.de/GEO/eWOCE/
dpa
Wenn Roboter lernen
zu springen oder zu
schwimmen, erfährt
man auch mehr über
das Vorbild Natur.
Von GISELA OSTWALD
BIOLOGIE
Menschliches Gewebe aus dem All
Mit Hilfe eines Bioreaktors wollen europäische Forscher im Weltraum menschliches Gewebe züchten. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) schloss mit den Forschern einen Vertrag, der die Entwicklung eines Bioreaktors für die Internationale Raumstation ermöglichen soll. Der Weltraumbioreaktor soll
hauptsächlich zur Untersuchung des Wachstums von Gefäßen
und Knorpelgewebe eingesetzt werden. Der Anlass ist, dass in einer Umgebung, in der die Erdanziehung aufgehoben ist, bestimmte Gewebearten besser hergestellt werden können als auf
der Erde. „Dieses Vorhaben kann nur in der Schwerelosigkeit
durchgeführt werden, denn nur unter diesen Bedingungen
kommt ein geeigneter Zellverbund zu Stande“, so das Urteil von
Sachverständigen, die das Forschungsprojekt auswählten.
cw
INTERNET
Gerüche per Datenleitung
Die elektronische Übertragung von Gerüchen aller Art ist keine
Zukunftsmusik mehr. Israelischen Forschern ist es, wie die Tageszeitung „Haaretz“ berichtet, gelungen, die Eigenschaften von
Gerüchen zu erforschen und so aufzuschlüsseln, dass sie elektronisch transportiert und am „anderen Ende“ wieder aktiviert werden können. Geruchs-Fernsehen, Schnupper-Kino oder -PC sind
nach Meinung der Wissenschaftler in wenigen Jahren möglich.
David Harel, Leiter der Abteilung Computer und Mathematik am
Weizmann-Institut in Rehovot bei Tel Aviv, und der Biochemiker
Doron Lancet entwickelten eine Serie von Algorithmen, die Gerüche elektronisch übertragen lassen. Sie wollen bis zum Jahresende einen ersten Geruchssensor zur Serienreife entwickeln. dpa
MORGEN AUF DER HOCHSCHUL-SEITE
So schön ist die Welt − Ausstellung faszinierender Fotografien
chemischer Verbindungen und Strukturen
Wissenschaftsredaktion Hamburger Abendblatt
E-Mail: wissen@abendblatt.de
Telefon: 040 / 347 234 33; Fax: 040 / 347 238 21
Montag, 8. Mai 2000
Stolze 14 Kilo wiegt der erste Roboter, der wie eine Küchenschabe laufen und springen kann.
Weltweit arbeiten Ingenieure und
Biologen mit Hochdruck an einer
neuen Generation von Robotern,
die wie Insekten fliegen, wie Fische schwimmen und wie Schaben springen, wie das amerikanische
Wissenschaftsmagazin
„Science“ (Vol. 288, No. 5463,
Seite 80f.) berichtet.
Das Ziel sind Automaten, die
überall dort eingesetzt werden
können, wo Menschen nicht hingehen. Gemeint sind fremde Planeten, brennende Gebäude oder
Minenfelder, erläutert Alan Rudolph von einer Sondereinheit
des amerikanischen Verteidigungsministeriums, der Defense
Advanced Research Projects
Agency (DARPA). Die pumpt jährlich viele Millionen Dollar in die
Entwicklung von Robotern, deren
Bewegungen zusehends lebensnäher werden.
Ein mechanischer Hummer,
der am Meeresboden nach Minen
suchen oder unauffällig Spionage
betreiben kann, hat äußerlich
zwar wenig mit seinem Vorbild
gemein, beherbergt aber einen
dem Hummer nachempfundenen
empfindlichen Tastapparat. Das
Bewegungsspektrum einer achtbeinigen Spinne stand Pate für
ein Vehikel, das zur Seite, diagonal sowie vor und zurück fahren
kann. Statt eigene Ideen zu verwirklichen, heißt es in „Science“,
Roboter sollen da laufen, wo der Mensch nicht hin kann. Der Industrieroboter „Atila“ steht auf Steinen.
orientieren sich Roboter-Designer derzeit mehr an den Erfolgsergebnissen der Evolution. Sogar
besser als jedes natürliche Vorbild soll ein Roboter sein, der aus
der Kooperation amerikanischer
und kanadischer Forscher entstand.
RHex (Robot Hexapod), wie ihn
Dan Koditschek von der Universität von Michigan und Kollegen
nennen, sprintet mit einer Geschwindigkeit von einem Meter
pro Sekunde (3,6 Kilometer pro
Stunde) über unwegsamstes Gelände. „RHex ist die schnellste
Plattform mit Beinen und vereint
in sich die Vorzüge gleich mehrerer Arten“, sagt Alan Rudolph von
DARPA.
Das Modell einer
Motte stößt Rauch aus
Anders als in der Natur verhält
sich auch das erste computergesteuerte und vergrößerte Modell
einer
Habichtsmotte
(Hawk
Moth). Es stößt Rauch aus, sobald
es die mechanischen Flügel bewegt, und macht damit den Luftstrom und seine Aerodynamik
besser sichtbar. Das gleiche Forscherteam, Charlie Ellington und
seine Kollegen von der Cambridge-Universität, versah eine
Roboter-Fliege mit Flügeln von
einem halben Meter Spannweite
und verfrachtete sie in einen Behälter mit Mineralöl, um die Bewegungen besser verfolgen zu
können.
Sechs Motoren − für sechs unabhängige Bewegungsabläufe −
beherbergt ein Tunfisch-Roboter,
den der ozeanographische Ingenieur Michael Triantyfallou vom
Massachusetts Institute für Technology (MIT) entwarf. Über das
Roboter-Skelett aus Aluminiumund Plastikrippen spannt sich eine „Haut“ aus Lycra, aus dem
Material werden Badeanzüge
hergestellt. Dem Hecht nachgebaut ist der Triantyfallous, ein 1,3
Meter langer „Robopike“. Er soll
vor allem die schnellen Starts und
Wendungen
seines
Vorbilds
nachvollziehen. Hintergrund für
die Anstrengungen der MIT-Forscher ist das Ziel, einmal „Autonome Unterwasser-Vehikel“ entwerfen zu können, die schneller
und besser zu manövrieren sind
als derzeitige Miniatur-U-Boote.
Allerdings werden laut „Science“ noch etliche Jahre vergehen,
bis die neuen „bio-inspirierten“
Roboter das kontrollierte Umfeld
ihrer Laboratorien verlassen und
zum Einsatz in riskante Territorien geschickt werden können.
„Das Ausmaß an Technologie, das
wir zum Bau eines selbstständig
fliegenden Insekts entwickeln
müssen, ist unglaublich“, erklärt
der Neurobiologe Michael Dickin-
son von der Universität von Kalifornien in Berkeley. „In 50 Jahren werden die Menschen die
Fortschritte, die diese Projekte
mit sich bringen, jedoch in der
gleichen Weise würdigen wie wir
heute über die Früchte des Weltraumprogramms sprechen.“
Wie Delfine, Seehunde
und Wale tauchen
Voraussetzung für die Konstruktion der neuen Robotergeneration sind Grundlagenstudien
über Bewegungsabläufe im Tierreich, wie etwa eine Untersuchung der (US-)Nationalen Geographischen Gesellschaft in Washington. Sie ist ebenfalls in
„Science“ veröffentlicht. Biologen
rätseln seit Jahrzehnten darüber,
wieso Delfine, Seehunde und Wale überhaupt sechs oder mehr Minuten tauchen und dabei spielend 500 Meter Tiefe erreichen
können.
Mit Hilfe von Kameras und ausgeklügelter Messgeräte wurde
das jetzt verständlich. Die Kunst
besteht darin, nach ein paar kräftigen Zügen nur noch entspannt
zu gleiten. „Im Prinzip stellen sie
beim Tauchen ihren Motor an und
aus. Das ermöglicht ihnen, den
Verbrauch von Sauerstoff um
zehn bis 60 Prozent zu drosseln“,
sagt Terrie Williams von der Uni-
Foto: LOUIS PSIHOYOS MATRIX/AGENTUR/FOCUS
versität von Kalifornien in Santa
Cruz. Williams und Kollegen beobachteten die Meeressäuger im
nordamerikanischen Pazifik sowie in der Antarktis und stellen
die Auswertung von Videos,
Herzratenmessung und Sauerstoffverbrauch in „Science“ vor.
Die Daten enthüllen, wie sich
selbst der gewaltige Blauwal zum
Tiefseetaucher entwickeln konnte, obwohl Meeressäuger bereits
beim Schwimmen das Doppelte
bis 23fache der Energie aufbringen müssen, die Fische benötigen. Die Lösung ist das Lungendesign. Mit zunehmendem hydrostatischen Druck kollabiert die
Lunge und zwingt so die Luft aus
den Alveolen (Luftsäcken).
Tauchen Menschen oder andere Landtiere, ist die Luft dagegen
in kleinen Luftsäckchen gefangen, während die Lunge zusammengedrückt wird. Dadurch gelangt Stickstoff in die Blutbahn,
und es kann zur so genannten
Taucherkrankheit, einer Art „Unterwasser-Narkose“
kommen.
„Überrascht waren wir, als wir
feststellten, dass Wale und Delfine ebenso wie Seehunde fast
identische Tauchstrategien verwenden. Dabei haben sie sich unabhängig von einander entwickelt und nutzen auch ganz unterschiedliche Mechanismen zur
Bewegung im Wasser“, sagt Terrie Williams.
Nach dem Scheitern zweier Missionen zum Roten Planeten überdenkt die NASA ihre Strategie
Wendepunkt
Mars
Von HANS-ARTHUR MARSISKE
Die NASA leckt ihre Wunden.
Nach dem Scheitern zweier ambitionierter Missionen zum Mars
innerhalb kurzer Zeit ist das gesamte Mars-Programm der NASA
von verschiedenen Kommissionen eingehend untersucht worden. Auf dem Prüfstand stand damit aber nicht nur die Erkundung
des roten Nachbarplaneten, sondern die gesamte, von NASA-Chef
Dan Goldin betriebene Politik, die
unter den Schlagworten „schneller, besser, billiger“ bekannt geworden ist.
Als Goldin 1992 den Vorsitz der
US-Raumfahrtbehörde
übernahm, litt die unter Kostenexplosionen und einer schwerfälligen
Bürokratie. Dagegen verordnete
er eine einfache, aber harte Therapie: Programme, die ihr Budget
überschritten, mussten fortan
damit rechnen, eingestellt zu
werden − ohne Ausnahme. Goldin
drohte sogar damit, die SaturnSonde Cassini aufzugeben oder
notfalls auch das gesamte Jet
Propulsion Laboratory (JPL) in
Pasadena, Kalifornien, zu schließen, das seit mehr als 40 Jahren
für die NASA interplanetare Missionen durchführt.
Die Therapie wirkte: Statt wie
früher an ein oder zwei größeren
Missionen zur Zeit zu arbeiten,
steigerte das JPL diese Zahl auf
über 20. Doch es fehlte an erfahrenen Projektleitern, die diese
große Zahl verschiedener Programme betreuen konnten. So
LL
<>
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Seite 24
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konnte der Heilungsprozess
kaum ohne Nebenwirkungen abgehen. Die erreichten mit dem
Verlust des Mars Climate Orbiter
im vergangenen September und
des Mars Polar Lander knapp
drei Monate später einen negativen Höhepunkt, der eine eingehende Prüfung der bisherigen
Praxis erforderlich machte.
Das Ergebnis: Eine Unterfinanzierung von etwa 30 Prozent und
mangelhafte
Kommunikation
zwischen dem JPL und dem
NASA-Hauptquartier waren die
Hauptursachen für das Scheitern
der Mars-Missionen. Dan Goldin
hat die Verantwortung dafür
übernommen. „Ich habe zu viel
Druck gemacht“, gesteht er ein.
„Es steckte keine Absicht oder
Boshaftigkeit dahinter. Ich habe
an die Vision geglaubt. Aber möglicherweise musste das unvermeidlich zum Scheitern führen.“
Diese Einschätzung wird geteilt von Donna Shirley, die beim
JPL von 1994 bis 1998 das MarsProgramm leitete und unter anderem für die erfolgreiche Pathfinder-Mission
verantwortlich
war. Ihrer Erfahrung nach habe
es bei NASA-Managern an der
Bereitwilligkeit
gemangelt,
schlechte Nachrichten zur Kenntnis zu nehmen und weiterzugeben. Der Einzige, auf dessen Aufmerksamkeit sie zählen konnte,
sei Goldin selbst gewesen. Die
meisten Mitarbeiter bei der NASA
hätten sich aber nicht getraut,
sich an ihn zu wenden. „Wenn
man Dan die Fakten präsentierte,
stimmte er im Allgemeinen zu“,
Schwarz
E-Blau
E-Rot
E-gelb
NASA-Chef Dan Goldin: „Ich habe
zuviel Druck gemacht.“ Foto: REUTERS
sagt Shirley. „Aber er setzte einen
so stark unter Druck, wie er nur
konnte. Und wenn er seine Leute
auf diese Weise bedrängte, hatten sie Angst, Nein zu sagen.“
Nach und nach wurde so eine
typische NASA-Tugend ausgehöhlt, die Shirley in ihrer 30jährigen Karriere bei der Weltraumbehörde schätzen gelernt hatte:
die Ermunterung der Mitarbeiter
zum Widerspruch. Die Folge sind
Kommunikationsprobleme und
Erstarrungstendenzen, die nicht
nur das Mars-Programm, sondern die gesamte NASA betreffen. So wird auch in einem Gutachten der National Academy of
Sciences über biotechnologische
Forschungen auf der Internationalen Raumstation beklagt, dass
die gegenwärtige NASA-Kultur
die Koordination zwischen Abteilungen behindere.
In einer offeneren Kommuni-
kationskultur hätte der als „zurückhaltend“
charakterisierte
Techniker, dem Unstimmigkeiten
bei der Flugbahn des Mars Climate Orbiter aufgefallen waren,
sich möglicherweise mehr Gehör
verschafft. Stattdessen erwähnte
er das Problem lediglich in einer
E-Mail und verfolgte die Angelegenheit nicht weiter, als er keine
Antwort erhielt. So wurde die
Chance vertan, den SoftwareFehler, der zum Verlust der Sonde führte, zu beheben: Ein Mitarbeiter hatte bei der Kodierung
der Navigations-Software nicht
daran gedacht, Entfernungsangaben im Dezimalsystem zu erfassen.
Auch die Bruchlandung des
Mars Polar Lander am 3. Dezember 1999 ist vermutlich auf einen
Softwarefehler zurückzuführen,
der das vorzeitige Abschalten des
Triebwerks bewirkte. Letzte
Klarheit lässt sich aber nicht gewinnen, da es keine Flugdaten
gibt. Eine ursprünglich vorgesehene Telemetrie-Einheit, die diese Daten hätte liefern können,
war aus Kostengründen gestrichen worden − eine Maßnahme,
die ein Gutachten als „großen
Fehler“ bewertete.
Trotz der harten Kritik wird jedoch die Philosophie des „faster,
better, cheaper“ im Kern kaum in
Frage gestellt. Zu den mehrere
Milliarden Dollar teuren Sonden
der Siebzigerjahre, mit Bauzeiten
von über zehn Jahren führt kein
Weg zurück. Denn trotz aller Pannen möchte niemand mehr die
deutlich gestiegene Zahl von Forschungsmöglichkeiten und die
höhere Flexibilität missen.
@ Informationen im Internet:
www.nasa.gov/newsinfo/
publicreports.html
www.nap.edu/catalog/9796.html
www.nationalacademies.org
/ssb/btfes.htm
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