Chinas neuer Sensor kann Aufspüren von U-Booten revolutionieren

Chinesische Forscher*innen wollen künftig 6G-Technologie nutzen, um U-Boote aufzuspüren. Das Gerät soll klein genug sein, um auf eine (fliegende) Drohne zu passen. Die Drohnen könnten dann mit anderen U-Boot-Detektionsgeräten wie Mikrowellenradar oder Laser zusammenarbeiten.

Kleinste Oberflächenvibrationen erkennbar

Laut den Entwickler*innen erkennen die Sensoren extrem kleine Oberflächenvibrationen, die von niederfrequenten Schallquellen im Meer erzeugt werden. Dazu gehören auch U-Boote. Die kleinen Wellen, die sie erzeugen, sind nur einige Nanometer groß und konnten von bisheriger Technologie nicht erfasst werden. Die neue Methode soll das ändern. Außerdem soll sie genau genug sein, dass anhand der Geräuschsignatur präzise das U-Boot-Modell erkannt wird.

Das Gerät sendet dabei selbst Wellen im Terahertz-Bereich aus, einer Frequenz zwischen Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Die Technologie ist eigentlich dafür bekannt, als Nachfolger des 5G-Standards hohe Datenübertragungsraten zu ermöglichen. Sie wird allerdings auch in der Bildgebung verwendet, etwa von der Post und dem Zoll, um Briefe und Pakete zu durchleuchten.

Auch viele Flughäfen nutzen Terahertzstrahlung bereits in Körperscannern, um illegale Gegenstände aufzuspüren, die unter der Kleidung von Passagier*innen versteckt sind. Dabei scannt ein fokussierter Strahl den Körper ab und generiert durch die zurückgeworfenen Strahlen ein 3D-Modell des Körpers. Die Strahlen werden von Kleidung kaum zurückgeworfen, Wasser (im Körper) und massive Objekte führen allerdings zu einer starken Zerstreuung.

Moderne Geräte lassen einen solchen Scan bereits während des Gehens und aus rund 10 Metern Entfernung zu. Terahertzstrahlung gilt als ungefährlich, da die Strahlung wegen ihrer geringen Energie als nicht ionisierend gilt, also keine Strahlungsschäden eintreten können.

U-Boote erzeugen bei der Fahrt Lärm

Der Einsatz, um Nanowellen auf der Meeresoberfläche zu analysieren, ist allerdings neu. Bisher wurden U-Boote meist mit Sonargeräten aufgespürt. China forscht aber auch an empfindlichen magnetischen Detektoren, die Unterwasserboote aus großer Entfernung aufspüren können.

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Wenn sich U-Boote schnell fortbewegen, erzeugen sie erheblichen Lärm, der sich bis an die Wasseroberfläche ausbreitet und dort Oberflächenvibrationen hervorruft. Diese Wellen sind allerdings extrem schwach.

Außerdem war es bisher unmöglich, diese von den natürlichen Wellen des Ozeans zu unterscheiden. In einem Experiment vor der Küste der Stadt Dalian im Gelben Meer gelang es allerdings, eine künstliche Schallquelle aufzuspüren. 

Die Wellen sind nur zwischen 10 und 100 Nanometer groß

Das Gerät hingen die Forscher*innen an einen verlängerten Arm eines Forschungsschiffs, um einen Drohnenflug zu simulieren. Je nach Wellengang konnten dabei menschengemachte Wellen zwischen 10 und 100 Nanometer entdeckt werden.

Das sei ein Wunder, sowohl der Hardware, als auch der Software, zitiert die South China Morning Post die Wissenschaftler*innen. Neben der Hardware entwickelte das Team nämlich auch einen Algorithmus, der die Entdeckung der menschengemachten Nanowellen möglich machte. 

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Die neue Methode bringt einige Vorteile mit sich. Kleine, unbemannte Drohnen sind sehr mobil, kosten nicht viel und können flexibel eingesetzt werden. "Als Ergänzung zu den bestehenden Erkennungsmethoden, können sie wichtige Informationen für die Erkennung und Identifizierung von U-Booten liefern", so das Forschungspapier. Gemeint sind damit obengenannte magnetische Detektoren, aber auch Mikrowellenradare oder Laser.

Denkbar ist, dass zukünftig regelmäßig Langstreckendrohnen vor der Küste patrouillieren, um feindliche U-Boote aufzuspüren und zu verfolgen. Die Drohnen könnten aber auch von Kriegsschiffen aus gestartet werden, um mögliche U-Boote im Umkreis mehrere Kilometer zu finden und zu identifizieren.

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Auch zur Kommunikation nützlich

Die Technologie ist nicht nur zur Überwachung gut, sondern kann auch zur Kommunikation mit U-Booten eingesetzt werden. Um etwa Kontakt mit befreundeten Flugzeugen aufzunehmen, könnten die U-Boote ihre Nachrichten in Oberflächenvibrationen verschlüsseln, die zu klein sind, um von Feinden entdeckt zu werden. Das würde auch vereinfachen, Signale vom Wasser in die Luft zu übermitteln - ein Problem, das für Seemächte nach wie vor eine Herausforderung darstellt.