Die Entwicklung von modularen Sensor Systemen für den Einsatz auf verschiedenen Trägerplattformen im Bereich der Tiefseeforschung (ROV´s, AUV´s, HROV´s, Crawler und autonomen Tiefseeobservatorien) als auch während extra-terrestrischen Missionen, ist Zielsetzung dieses Teilprojekts. Bereits bestehende aber auch neuartige Sensor-Technologie soll in Sensor-Netzwerke eingebettet werden, um deren flexiblen Einsatz und Kombination verschiedener Systeme unter Berücksichtigung von u.a. räumlicher Auflösung, Energieversorgung, Kalibrierung zu ermöglichen. Ferner sollen diese auch für den Einsatz unter extremen Bedingungen angepasst werden. Dies umfasst z.B. die Erweiterung des Temperaturbereichs von Mikrosensoren für Einsätze unter dem Gefrierpunkt, oder die Anpassung von Sensor-Ansprechzeiten für deren Anwendung unter stark variablen Umweltbedingungen. Synergetische Effekte werden durch das Verschneiden von bereits existierenden Konzepten zum Einsatz solcher Sensor-Systeme im Bereich der planetaren Forschung sowie der Ozeanographie erwartet. Ein wichtiger Aspekt, der dieses AP eng mit den anderen APs von ROBEX verknüpft, ist die Miniaturisierung von Sensoren um steigenden Ansprüchen für weniger Energiebedarf, mehr Flexibilität und Vielseitigkeit der Systeme und weniger Gewicht gerecht zu werden.
Chemische Sensoren, die innerhalb dieses APs für den autonomen in situ Langzeit-Einsatz entwickelt oder entsprechend angepasst werden, umfassen Multiparameter Systeme wie in situ Membraneinlass, Massenspektrometrie oder elektro- und optochemische Sensoren, miniaturisierte nasschemische Sensoren die sogenannte „Lab on the Chip“ Technologie (LOC), bildgebende Verfahren sowie Smart Wheels für lunare Rover.
Unterwasser Membraneinlass Massenspektrometrie (MIMS) für die Erfassung von gelösten Gasen wie z.B. Methan, Stickstoff, Argon, Sauerstoff oder Kohlendioxid und anderen Volatilen. Obwohl bereits Sensoren zur Messung von einzelnen Gasen existieren bietet die MIMS den einzigartigen Vorteil, dass diese Gase simultan gemessen werden können.
In Situ Ammonium Recorder ISAR, Ammonium ist ein wichtiger Nährstoff, der dazu beträgt, die Primärproduktivität der Ozeane aufrecht zu erhalten. Das Verständnis der Variabilität und Quellstärke der Ammonium Freisetzung ist besonders in Sauerstoffminimumzonen von Bedeutung, um deren Aufrechterhaltung oder sogar Ausbreitung abschätzen zu können. Gegenwärtig wird ISAR für den Einsatz in 1000 m Wassertiefe entwickelt.
Lab on a Chip Technologie (LOC) Noch immer können eine große Anzahl von biogeochemischen Parametern nicht direkt durch Sensoren gemessen werden und es werden somit weiterhin nass-chemische Verfahren benötigt. Diese aufwendige Verfahren erlauben es nicht, kontinuierliche, hochaufgelöste Zeitserien Messungen durchzuführen, welche jedoch dringend benötigt werden, um dynamische ozeanographische Prozesse abbilden zu können. In Zusammenarbeit mit dem NOC Southampton und dem Nano Lab Kiel werden Standardverfahren zur Messung von Phosphat, Nitrat und Nitrit auf Chip Größe miniaturisiert und für den in situ Einsatz angepasst.
Smart Sensor In situ Sensorik bedarf aufwendiger Elektronik für die Signalverstärkung, der Datenprozessierung und der Datenspeicherung. Um teure und schwere Druckgehäuse umgehen zu können, soll untersucht werden, inwiefern elektronische Systeme in geeignete Materialien eingebettet werden können. Solche Systeme erlauben die einfache Integration von Sensoren in eine Vielzahl von Unterwasserplattformen.
Multivariables Opto-elektrochemisches Sensor Modul für die Erfassung einer Vielzahl von biogeochemischen und physikalischen Parametern in marinen Habitaten. Das modulare Design erlaubt es, verschiedene Sensoren hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit, Ansprechzeit, Stabilität und Energieverbrauch optimal für den Einsatz auf verschiedenen Trägerplattformen (ROV, HROV, Crawler, Observatorien) zu konfigurieren.
Modulare Instrumente für Crawler Einsätze Mikroprofiler und benthische Kammern wurden bislang erfolgreich während des Einsatzes von autonomen Landern oder ROVs benutzt. Solche Einheiten werden nun für den Crawler entwickelt und in ihren Einsatzmöglichkeiten erweitert. So sollen z.B. benthische Kammern multiple Inkubationen unter Video-Beobachtung ermöglichen. Mikroprofiler sollen zusätzlich zur Mobilität des Crawler mehr Möglichkeiten in der Manipulation bieten.
Unterwasser Labor Vergleichbar zu “Experimentier-Kästen” bietet dieses Konzept eine technische Umgebung zur Durchführung von Unterwasser-Experimenten, in der Module zur Probennahme, Pumpen, Reaktionskammern, Ventile u.a. frei und ohne erhöhten konstruktionstechnischen Aufwand kombiniert werden können.
3D Kamera System zur optischen Lokalisierung und der räumlichen Erfassung von Objekten. Dieses System wird zur Eigenlokalisation und der sicheren Navigation von unbemannten Fahrzeugen in unbekanntem Terrain, sowohl in der lunaren als auch in der Tiefseeforschung eingesetzt.
Smart Wheel Sensor Konzept Entwicklung eines flexiblen Metallrads für den extraterrestrischen Einsatz. Das Rad verfügt über geeignete Sensorik, Mechanismen, die Steifigkeit des Rades zu verändern und Regelkreisläufe, um sich unterschiedlichen Böden entsprechend anzupassen.
