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Nautilus (U-Boot) von Navalgroup - voyageur - 09.09.2024
Ifremer: Großer Plan für die Renovierung der Nautile
Mer et Marine (französisch)
Von Vincent Groizeleau - 06/09/2024
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IFREMER - OLIVIER DUGORNAY
Das berühmte französische Forschungs-U-Boot, das seit 40 Jahren im Dienst ist und als eines der wenigen U-Boote der Welt bis zu 6000 Meter tief tauchen kann, sollte eigentlich schon 2025 aus dem Dienst scheiden, doch nun soll es grundlegend renoviert werden. Ziel ist es, seine Lebensdauer bis mindestens 2035 zu verlängern und es mit Ausrüstungen der neuen Generation auszustatten, die seine Kapazitäten deutlich erhöhen werden. Gleichzeitig sollen die für den Einsatz und die Wartung eines solchen Geräts unerlässlichen menschlichen Fähigkeiten dauerhaft gesichert werden. Diese Entscheidung wird es Frankreich ermöglichen, im exklusiven Club der wenigen Nationen zu bleiben, die in der Lage sind, bemannte Tauchgänge in die Tiefsee durchzuführen. Mer et Marine sprach mit Olivier Lefort, dem Direktor der französischen ozeanographischen Flotte (FOF), über die Gründe und den Inhalt dieses wichtigen Projekts.
Die Nautile wurde 1984 in Toulon als Nachfolgerin der Pioniere der Tiefseeforschung, die unter anderem mit den alten Bathyscaphen FNRS III und Archimède tauchten, ins Leben gerufen. Ihr Bau wurde vom Ifremer in Partnerschaft mit der Direction Générale de l'Armement (DGA) und der damaligen Direction des Constructions et Armes Navales (DCAN, heute Naval Group) geleitet. Zu diesem Zeitpunkt verfügte die Marine seit etwa zehn Jahren nicht mehr über die Kapazitäten, um die größten Meeresgräben zu erreichen (Archimedes war im Juli 1962 in den Kurilen über 9000 Meter tief getaucht). Gleichzeitig muss das neu gegründete Institut français de la mer (Ifremer), das 1982 aus der Entscheidung des Staates hervorgegangen ist, das Centre national pour l'exploitation des océans (Cnexo) und das Institut scientifique et technique des pêches maritimes (ISTPM) zusammenzulegen, sein Mini-U-Boot Cyana ersetzen, das 1966 in Betrieb genommen wurde und 3000 Meter tief tauchen kann. Um den unterschiedlichen Bedürfnissen gerecht zu werden, wurde beschlossen, ein Gerät zu entwickeln, das bis zu 6000 Meter unter der Wasseroberfläche fahren kann - eine Tiefe, die die meisten Meeresböden der Erde zugänglich macht.
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MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU
Der Bathyscaph Archimedes, der in der Cité de la Mer in Cherbourg aufbewahrt wird.
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MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU
Das Mini-U-Boot Cyana, aufbewahrt in der Cité de la Mer de Cherbourg.
Eine Titankugel im Herzen eines 8 Meter langen Geräts.
Die Nautilus, deren Formen von den gleichnamigen Kopffüßern inspiriert sind, ist 8 Meter lang, 3,8 Meter breit und 2,7 Meter hoch und hat eine Masse von 19 Tonnen. In seiner Metallverkleidung befindet sich eine Titankugel mit einem Innendurchmesser von 2,1 Metern, in der drei Personen (ein Pilot, ein Navigator und ein Passagier) in einer normalen Atmosphäre in Bezug auf Luftdruck und chemische Zusammensetzung der Luft Platz finden. Die Kugel ist ultrafest, um dem enormen Druck in der Tiefsee standzuhalten, und verfügt über drei Bullaugen mit großem Sichtfeld, durch die das Fahrzeug gesteuert und Beobachtungen durchgeführt werden können.
Um in der abgrundtiefen Nacht sehen zu können, ist das Mini-U-Boot mit Scheinwerfern ausgestattet. Heute sind es zehn leistungsstarke LED-Systeme, die eine direkte Sicht bis zu 15 Meter ermöglichen. Ein Sonargerät ermöglicht die Erkennung von Objekten oder Hindernissen in einem Radius von 300 Metern, während die Nautile, die verschiedene wissenschaftliche Ausrüstungen mitführen kann, mit hochauflösenden Videokameras und zwei Manipulatorarmen ausgestattet ist, um Proben zu entnehmen und Objekte zu bewegen, darunter auch wissenschaftliche Instrumente, die das U-Boot in einem Korb mit sich führt. Die Kapazität für die Mitnahme von wissenschaftlichem Material beträgt 200 kg (oder ein Volumen von 600 Litern). Das Gerät ist von dem Schiff, das es einsetzt, unabhängig und kann mit 2 Knoten fahren und 11 Stunden lang tauchen, wobei es 6 Stunden lang in einer Tiefe von 6000 Metern arbeiten kann. Dies bei einem Aktionsradius von 10 Kilometern.
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IFREMER - STEPHANE LESBATS
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Das Innere der Kugel der Nautile.
IFREMER - OLIVIER DUGORNAY
Mehr als 2100 Tauchgänge in 40 Jahren.
Seit ihrer Indienststellung vor 40 Jahren hat die Nautile 2122 Tauchgänge absolviert, darunter 30 Tauchgänge zum Wrack der Titanic im Jahr 1987 vor Neufundland. Hinzu kommen eine Vielzahl wissenschaftlicher Missionen, um die Tiefsee besser kennenzulernen, aber auch Einsätze im öffentlichen Dienst. Das U-Boot wurde beispielsweise eingesetzt, um das Wrack des Öltankers Prestige zu lokalisieren und zu inspizieren, der 2002 im Golf von Biskaya in 3500 Metern Tiefe sank und eine Ölpest an den Küsten Frankreichs und Spaniens verursachte. Im Jahr 2009 wurde es noch bei der Suche nach dem Wrack des A330 der Air France eingesetzt, der auf dem Flug von Paris nach Rio im Atlantik verschwunden war.
Das Nautilus.
Debatte zwischen Verteidigern des U-Boots und Befürwortern eines ROV als Ersatz.
In den letzten Jahren hat der angekündigte Rückzug der Nautile die Gemeinschaft der Unterwasserforschung und der Unterwasserfahrzeuge sehr aufgewühlt. Auf der einen Seite standen die Befürworter einer Renovierung des U-Boots oder des Baus einer neuen Einheit, um weiterhin bemannte Tauchgänge in großer Tiefe durchführen zu können. Die Befürworter argumentierten, dass die menschliche Wahrnehmung dieser Umgebung erhalten bleiben müsse und dass ein U-Boot, das nicht wie ein ferngesteuerter Roboter (Remote Operated Vehicle - ROV) über ein Kabel mit seinem Mutterschiff verbunden ist, um es mit Energie zu versorgen, von Natur aus mobiler sei. Auf der anderen Seite gab es diejenigen, die der Meinung waren, dass die Nautile durch ein neues ROV ersetzt werden sollte, ein sehr agiles Werkzeug, bei dem die technologischen Fortschritte insbesondere im Bereich der Kameras es ermöglichen, auf menschliches Eingreifen zu verzichten, das einem extrem schweren Regulierungsrahmen und Sicherheitsmaßnahmen unterliegt.
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OLIVIER DUGORNAY - IFREMER
Das ROV Victor 6000, das seit 1999 von der Ifremer eingesetzt wird.
Entscheidung auf höchster staatlicher Ebene
Dieser zweite Weg schien sich durchsetzen zu müssen. Der Erneuerungsplan der FOF sah noch vor zwei Jahren vor, die Nautile bis 2025 außer Dienst zu stellen und durch ein neues ROV zu ersetzen, das wie das 1999 in Dienst gestellte und nun zu modernisierende Victor 6000 bis zu 6000 Meter tief tauchen könnte. Diese Option wurde schließlich aufgrund einer Entscheidung auf höchster staatlicher Ebene verworfen, wo man der Ansicht war, dass man die Kompetenzen und Werkzeuge, die es ermöglichen, bemannte Tauchgänge in sehr großer Tiefe durchzuführen, nicht verlieren dürfe. Die Ankündigung wurde von Emmanuel Macron persönlich im Dezember 2023 gemacht.
Nur fünf Nationen verfügen über diese Fähigkeit zu bemannten Tauchgängen in sehr großer Tiefe.
Hinter dieser Entscheidung stehen verschiedene Überlegungen, darunter auch politische und diplomatische. Neben Frankreich verfügen nämlich nur vier weitere Länder auf der Welt über die Fähigkeit, bemannte Tauchgänge in mindestens 6000 Metern Tiefe durchzuführen: die USA mit dem Alvin, das seit 1964 in Betrieb ist und 6500 Meter erreichen kann, Japan mit dem Shinkai (1989, 6500 Meter), Russland mit seinen beiden MIR-U-Booten (1987, 6000 Meter) und China, das 2010 das Jiaolong in Betrieb nahm, das für 7000 Meter ausgelegt ist. Frankreich ist somit die einzige europäische Nation, die zu diesem ebenso prestigeträchtigen wie kleinen Club gehört.
Ein Werkzeug und Kompetenzen gerettet, bevor es zu spät ist
So wurden die Nautilus und diese Fähigkeit gerettet, bevor es zu spät war. Denn was man verstehen muss, ist, dass diese Frage nicht nur das Gerät an sich in technischer Hinsicht betraf, sondern vor allem seine Umgebung. „Das bemannte Tauchen erfordert mehr als ein U-Boot. Es sind sehr spezielle technische Fähigkeiten, die über einen längeren Zeitraum erworben und aufrechterhalten werden müssen. Dazu gehören zum Beispiel Piloten, die erst nach hundert Tauchgängen qualifiziert sind, Ingenieure, die für die Sicherheit und die Entwicklung verantwortlich sind, erfahrene Techniker, eine angepasste Wartung und ein regulatorischer Rahmen, der sich stark von dem der ROVs unterscheidet. Seit mehr als 40 Jahren entwickelt das Ifremer diese Kompetenzen, die für den Umgang mit bemannten Fahrzeugen unerlässlich sind. Unter diesen Umständen wäre es einfach gewesen, die Nautile zu stoppen, aber Frankreich hätte schnell die notwendigen Kompetenzen verloren.
Und wenn man später beschlossen hätte, diese Fähigkeit wieder zu starten, wäre dies vielleicht nicht unmöglich, aber auf jeden Fall äußerst kompliziert gewesen, da man alles hätte neu aufbauen müssen, was wahrscheinlich 10 bis 15 Jahre gedauert hätte. Es geht also nicht nur um eine technische und technologische Entscheidung, sondern darum, dass das bemannte Tauchen, das ein ganzes System darstellt, das insbesondere auf menschlicher Erfahrung beruht, erhalten bleibt“, erklärt Olivier Lefort, Direktor der FOF, die seit Januar 2018 die nautischen Mittel und Ausrüstungen zusammenfasst, die zuvor von Ifremer, dem Institut de Recherche et de Développement (IRS), dem Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) und dem Polarinstitut Paul-Emile Victor (IPEV) verwaltet wurden, gegenüber Mer et Marine.
Ersatz für zahlreiche Experten, die in den Ruhestand gehen werden.
Die Frage der Renovierung der Nautile musste also dringend entschieden werden, während sich die FOF und das Ifremer auf das Ausscheiden des U-Boots aus der Flotte vorbereitet hatten. „Es ist immer noch einsatzbereit und führt etwa 60 Tauchgänge pro Jahr durch. Bis in die 90er Jahre, als die Nautile unser wichtigstes Unterwassermittel war, hatten wir viele Kompetenzen rund um dieses Gerät. Dann kamen neue Roboter und Drohnen auf den Markt. Wir hatten alle Fähigkeiten, die wir für die Nautile benötigten, beibehalten, aber wir hatten mit Abwanderung zu kämpfen. In Erwartung einer Außerdienststellung wurden die Leute mit dem Gerät älter und wir werden in den Jahren 2026 und 2027 eine Flut von Abgängen haben. Wir hatten daher deutlich gemacht, dass die Entscheidung, die Nautilus zu behalten, jetzt getroffen werden müsse. In zwei Jahren wäre es zu spät gewesen. Jetzt, da die Entscheidung feststeht und der Renovierungsplan in Angriff genommen wurde, können wir 2025 neue Mitarbeiter einstellen, um die Teams bis 2030 zu vervollständigen“.
Das Budget von 33 Millionen Euro, das für dieses Programm bereitgestellt wird, beinhaltet im Übrigen die hohen Investitionen, die für diesen Kompetenzaufbau erforderlich sind, sowie die Kosten für die Instandhaltung der Maschine bis 2025. Die Renovierung selbst macht etwa 30 % des Gesamtbudgets aus, das vom Generalsekretariat für Investitionen (SGPI) über die Nationale Forschungsagentur (ANR) aufgestockt wird. Dies geschieht im Rahmen des Plans Frankreich 2030.
„Es wird seine derzeitigen Kapazitäten übersteigen und eine verbesserte Leistung haben“.
Olivier Lefort betont, dass es in technischer Hinsicht nicht nur darum geht, die Nautile in Betrieb zu halten, was auch möglich ist, da das Herzstück des Geräts, die Titankugel, noch in perfektem Zustand ist und somit verlängert werden kann. „Es handelt sich nicht um eine einfache Entscheidung zur Verlängerung, das Gerät wird vollständig erneuert, es wird über seine derzeitigen Kapazitäten hinausgehen und eine verbesserte Leistung haben“. Die Bauarbeiten, die sich bereits in der Vorbereitungsphase befinden und 2027 tatsächlich beginnen sollen, werden vollständig in La Seyne-sur-Mer auf der Reede von Toulon durchgeführt, wo sich das auf Unterwasserfahrzeuge spezialisierte Zentrum des Ifremer befindet. Neben der Behandlung von Veralterungen werden die Arbeiten zahlreiche Baugruppen umfassen, darunter die komplette Neugestaltung der Vorderseite des U-Boots, bei der beispielsweise die Manipulatorarme und Kameras durch Werkzeuge der neuen Generation ersetzt werden.
Die Vorderseite der Nautile.
„Auch der Antrieb wird komplett überarbeitet, um seine Kapazitäten zu erhöhen“. Es geht insbesondere darum, die verfügbare Energiereserve zu erhöhen, entweder durch ein größeres Volumen der derzeitigen Batterien oder durch einen neuen Batterietyp, wobei dieser sicherheitsrelevante Punkt noch nicht entschieden ist. Die Renovierung wird auch den Auftrieb der Nautilus erhöhen, der es ihr ermöglicht, an die Oberfläche zu gelangen, aber auch ihre Tragfähigkeit bestimmt. Sie wird durch Schaumstoffelemente erreicht, die zwischen der Verkleidung und der Kugel eingefügt werden. „Je nach Dichte und Volumen dieser Auftriebselemente kann man die Nutzlast erhöhen, z. B. eine größere Menge an Material, das vom Meeresboden entnommen wird, oder die Tragfähigkeit des U-Boots in Bezug auf die Ausrüstung“. Heute darf die Summe der Nutzlast an Bord und der Entnahme vom Meeresboden 200 kg im Wasser nicht überschreiten. „Im Vorprojekt der Modernisierung haben wir eine Erhöhung der Tragfähigkeit um 50% auf 300 kg in Betracht gezogen.
Mit einer Aufklärungsdrohne ausgestattet
Die Arbeiten werden außerdem die Übertragung zwischen Boden und Oberfläche verbessern und der Nautile die Möglichkeit geben, eine kleine Spähdrohne einzusetzen. „Sie wird es ermöglichen, sich nach vorne zu projizieren und sich über, unter und seitlich des U-Boots zu bewegen, insbesondere in den Blickwinkeln, die von den Bullaugen schlecht abgedeckt werden. Das ist bei wissenschaftlichen Erkundungsoperationen interessant, um interessante Dinge zu finden, die nicht im direkten Sichtfeld liegen, und gleichzeitig sichtbare oder unsichtbare Daten zu sammeln“. Die kleine Drohne, die mindestens 50 Meter von der Nautilus entfernt fliegen soll, wird auch in der Lage sein, sich komplexen Orten zu nähern oder sich in enge Bereiche wie Schiffswracks zu zwängen, in die die Nautilus aufgrund ihrer Größe oder aus Sicherheitsgründen nicht eindringen kann. Im Grunde genommen geht es darum, eine alte Fähigkeit wiederzuerlangen, nämlich die des alten ROV Robin, das vor vielen Jahren außer Dienst gestellt wurde.
Das ROV Robin mit der Nautile im Jahr 1994.
Dieser kleine, ferngesteuerte Roboter, der von der Nautile aus gesteuert wird, wurde ab 1986 für die Titanic-Kampagne entwickelt und war insbesondere für die Inspektion von Wracks gedacht. Am Ende seiner Karriere hatte er sich auch bei der Inspektion des Wracks des Öltankers Prestige bewährt. Das Nachfolgemodell wird diese Funktion wieder übernehmen können, wobei die Leistung dank der technologischen Entwicklungen verbessert wurde und vor allem weitere Möglichkeiten zur Informationsgewinnung in der Umgebung der Nautile zur Verfügung stehen werden.
Die Arbeiten werden sich über die Jahre 2027 bis 2031 erstrecken.
Was den Zeitplan betrifft, so wird die Neugestaltung in mehreren Etappen erfolgen. „Wir werden uns in den Wartungsplan von Nautile einfügen, der auf die Anzahl der Betriebsstunden oder die Anzahl der Jahre für bestimmte Ausrüstungen kalibriert ist. Im Großen und Ganzen finden diese technischen Stillstände alle zwei Jahre statt. Im Jahr 2027 werden wir mit den technischen Notfällen beginnen, insbesondere mit den elektrischen Systemen und veralteten Komponenten. Dann, im Jahr 2029, planen wir eine große Schiffsreparatur, bei der der Auftriebsteil und die Vorderseite behandelt werden. Aufgrund des Umfangs der Arbeiten wird sie voraussichtlich neun Monate dauern, im Vergleich zu den vier bis sechs Monaten, die herkömmliche Schiffsreparaturen einschließlich der Testtauchgänge in Anspruch nehmen. Schließlich werden wir 2031 die neuesten technologischen Entwicklungen integrieren, darunter die Aufklärungsdrohne“, erläutert Olivier Lefort.
Die geheimnisvolle Welt der Tiefsee weiter erforschen.
Die Nautile könnte weiterhin Menschen zur Erkundung der geheimnisvollen Welt der Tiefsee mitnehmen, die noch weniger bekannt ist als die Oberfläche des Mondes. Das Ifremer erinnert daran, dass „die Fortschritte beim Verständnis der Funktionsweise der Ozeane und ihrer Ökosysteme seit den 1970er Jahren dank des technologischen Fortschritts bemerkenswert sind, ob es sich nun um den Nachweis der Plattentektonik in situ, Unterwasserlawinen, die Gefahren von Tiefenbeben oder hydrothermale Quellen, die wahre Oasen des Lebens sind, handelt. Das Tauchboot Nautile bleibt einer der Hauptakteure dieser Erkundungen. Dies geschieht in Ergänzung zu den anderen Unterwasserfahrzeugen der FOF, wie der Victor 6000 und der neuen UlyX-Drohne , die in der gleichen Tiefe tauchen. Diese Mittel werden an Bord der beiden wichtigsten ozeanografischen Schiffe Frankreichs, der Pourquoi pas? und der L'Atalante, eingesetzt.