ICARUS-Funktechnik hat ein Wissenschaftler der HTWK Leipzig entwickelt

(08.04.2020) Mithilfe der Raumstation ISS wollen Biologinnen und Biologen die Wanderrouten von Tieren erforschen

Jetzt im Frühling hört man es überall zwitschern: Die Zugvögel kehren aus ihren Winterquartieren zu uns zurück. Zahlreiche Vögel haben in Italien, Südfrankreich oder gar in Afrika überwintert. Doch viele der Tiere verschwinden auf der großen Wanderung. Andere bringen Krankheitserreger mit sich.

Forscherinnen und Forscher des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie in Radolfzell/Konstanz wollen daher die Flugrouten von Vögeln besser verstehen. Schon im Sommer 2020 wollen sie Amseln und andere wandernde Tierarten mit speziellen Funksensoren ausstatten. Jedes Mal, wenn die Raumstation ISS die Tiere überfliegt, fragt sie dann verschiedene Messwerte ab.


Prof. Marco Krondorf testet die Funkverbindung zur ISS in seinem Garten in Dresden.

So können Tierwanderungen rund um den Globus beobachtet werden. Dass die Daten die weite Strecke zwischen Erde und Weltall verlustfrei bewältigen, ist das Verdienst von Marco Krondorf. Der Nachrichtentechnik-Professor an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) hat die Algorithmen zur Datenübertragung entwickelt. Mitte März wies er die erfolgreiche Kommunikation zwischen Funksensoren und ISS in seinem heimischen Garten in Dresden nach.

Jahrelang hat Krondorf auf diesen Moment hingearbeitet. Gemeinsam mit einem Forscherkollegen hatte er 2010 die Firma Inradios gegründet. 2013 kontaktierte Prof. Martin Wikelski vom Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie die beiden Ingenieure und erzählte ihnen von seiner Idee: Mithilfe eines Satelliten im Weltraum sollen die Wanderungsbewegungen von Tieren erforscht werden.

Seitdem entwickelt und produziert Inradios die sogenannten „Tags“, die Funksensoren für das auf den Namen ICARUS getaufte Forschungsprojekt. Die Mini-Computer zeichnen Position, Beschleunigung, Temperatur, Magnetfeld und Luftdruck auf und senden diese Daten an die ISS.

„Die große Herausforderung war es, ein ausreichend starkes Signal zu erzeugen, damit es im Weltall empfangen werden kann. Denn das Hintergrundrauschen dort oben ist tausendfach stärker als ein konventionell erzeugtes Funksignal. Deshalb haben wir Verfahrensweisen aus dem Mobilfunk, der Radartechnik und der Satellitenkommunikation kombiniert und Algorithmen entwickelt, die auf der Raumstation aus dem Rauschen die richtigen Informationen herausfiltern“, erzählt Krondorf.

Im Sommer 2018 installierten zwei russische Kosmonauten in siebenstündiger Arbeit die ICARUS-Antenne an der Außenhaut der ISS. Eineinhalb Jahre später wurde die Antenne auf der Raumstation eingeschaltet. Bis zum Sommer sollen noch einige technische Tests stattfinden, bevor schließlich die ersten Amseln vom Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie mit Tags ausgestattet werden.

Ihre Flugrouten ins Winterquartier werden dann bereits aufgezeichnet. „Erst mithilfe der ICARUS-Technologie können wir die Informationen unserer tierischen ‚Spürhunde‘ nutzen, um ein neues Zeitalter der Erdbeobachtung einzuleiten. Gleichzeitig werden wilde Tiere damit als Informanten für uns Menschen so wichtig, dass wir sie immer besser schützen wollen“, sagt Prof. Martin Wikelski, der Leiter des ICARUS Projektes.

Perspektivisch sollen nicht nur die Wanderungen von Amseln erforscht werden. Auch Fledermäuse und Flughunde, Meeresschildkröten und Fische sowie große Tiere sollen vom Weltraum aus beobachtet werden. Denn oft fliehen Tiere vor Erdbeben und anderen Naturkatastrophen, bevor der Mensch die drohende Gefahr bemerkt.

Die Daten aus dem ICARUS-Projekt könnten so die Schwarmintelligenz der Tiere für den Menschen nutzbar machen und für den Katastrophenschutz eingesetzt werden. Daneben sind auch Epidemiologinnen und Epidemiologen an der Technik interessiert: Mithilfe von ICARUS möchten sie die Ausbreitung von Seuchen durch tierische Träger besser überwachen.

„Im nächsten Schritt wollen wir die Tags noch kleiner und leichter machen. Aktuell wiegen sie fünf Gramm. Aber für kleinere Tiere als Amseln ist das zu schwer. Mit sehr kleinen Tags könnten wir vielleicht sogar die Ausbreitung von Heuschreckenplagen aus dem All beobachten“, sagt Marco Krondorf.

Marco Krondorf wurde im März 2020 auf die Professur für Nachrichtentechnik an die HTWK Leipzig berufen. Ein Teil seiner Forschungsarbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung des Systems. Daher kooperiert Krondorf auch weiterhin über die Hochschule mit dem ICARUS-Projekt.

Die ICARUS-Initiative (kurz für: International Cooperation for Animal Research Using Space) ist ein Gemeinschaftsprojekt der Max-Planck-Gesellschaft und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt sowie Roskosmos, der russischen Raumfahrtagentur.


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