Ein Rumpf, viele Missionen: Wie modulare USVs autonome Marineoperationen verändern

Die Winde von SeaTrac unterstützt routinemäßig Profilierungsarbeiten in Gewässern mit einer Tiefe von über 200 Metern, selbst in unruhiger See, wo Wellengang den Einsatz sonst erschweren würde. Bildnachweis: SeaTrac Systems

Die rasante Zunahme autonomer maritimer Operationen stellt Forschungseinrichtungen, Regierungsbehörden und kommerzielle Betreiber gleichermaßen vor Herausforderungen. Da die Missionen immer vielfältiger werden – von Umweltüberwachung und hydrographischer Vermessung bis hin zu Verteidigungsübungen und Unterwasserpositionierung –, ist die Bereitstellung dedizierter Schiffe für jede Anwendung sowohl finanziell als auch operativ schwierig.

Stattdessen setzen viele Organisationen verstärkt auf modulare, unbemannte Oberflächenfahrzeuge (USVs), die durch schnelle Nutzlastumrüstung verschiedene Missionsprofile unterstützen können. Anstatt für jeden Sensor oder jede Anwendung eine neue Plattform anzuschaffen, kann ein einzelnes Fahrzeug an wechselnde Einsatzanforderungen angepasst werden, während gleichzeitig Logistik-, Schulungs- und Wartungskosten minimiert werden.

Die University of Southern Mississippi (USM) gehört zu den vielen Institutionen, die dieses Konzept in die Praxis umsetzen. Über ihr Meeresforschungszentrum hat die USM das unbemannte Überwasserfahrzeug SP-48 USV von SeaTrac Systems in einer wachsenden Zahl wissenschaftlicher, verteidigungspolitischer und industrieller Projekte eingesetzt und damit demonstriert, wie eine modulare Plattform die Einsatzfähigkeit bei verschiedenen Missionen deutlich steigern kann.

Eine auf Anpassungsfähigkeit ausgelegte Plattform

Anders als herkömmliche, missionsspezifische Fahrzeuge basiert die SP-48 auf einer modularen Architektur. Nutzlasten lassen sich an verschiedenen Montagepunkten integrieren, darunter ein Moonpool, ein trockener Nutzlastraum, ein Mast oder ein Kiel. Dadurch können die Bediener das Fahrzeug schnell für unterschiedliche Sensoren konfigurieren, ohne die Plattform selbst grundlegend verändern zu müssen.

Diese Flexibilität macht die Vorhaltung separater Schiffe für jede Mission überflüssig und ermöglicht gleichzeitig die Integration neuer Technologien im Zuge der Weiterentwicklung der operativen Anforderungen.

Die Plattform umfasst zudem Kommunikationsmöglichkeiten über den Horizont hinweg, verschiedene Stromversorgungsoptionen sowie Fernsteuerungs- und Kontrollfunktionen, die es den Bedienern ermöglichen, Missionen vom Ufer aus zu überwachen. In vielen Fällen kann ein einzelner Bediener mehrere Fahrzeuge gleichzeitig überwachen, was die operative Effizienz weiter steigert.

„Unbemannte Überwasserfahrzeuge (USVs) wie unsere bieten Forschern und Projektmanagern die Möglichkeit, mehr Meeresdaten zu sammeln oder offene Gewässer zu überwachen – und das mit deutlich reduzierten Betriebskosten, geringerem Risiko für Mensch und Umwelt“, so Hobie Boeschenstein, Leiter Geschäftsentwicklung bei SeaTrac. „Der Einsatz von USVs, die sich an nahezu jede Meeresumgebung, Nutzlast oder jeden Sensor anpassen lassen, trägt maßgeblich zum Erfolg verschiedenster Missionsprofile bei und steigert so den Wert der Plattform. Die Einsatzmöglichkeiten in Küsten- und Offshore-Gebieten sind unbegrenzt.“

Ausweitung der Umweltdatenerfassung

Eines der deutlichsten Beispiele für diese Flexibilität ist das laufende Hypoxie-Kartierungsprogramm der USM im Golf von Amerika.

Aufbauend auf früheren Einsätzen erweiterten die Forscher die Operationen, indem sie zwei SP-48 USVs gleichzeitig einsetzten, die jeweils mit akustischen Doppler-Strömungsprofilern (Teledyne Workhorse Monitor ADCPs) und AML Oceanographic Endura 6 Sonden zur Erfassung von Wasserqualitätsmessungen ausgestattet waren.

Der Einsatz mehrerer autonomer Schiffe ermöglichte es den Forschern, sowohl die räumliche Abdeckung als auch die Datendichte zu erhöhen und gleichzeitig den Personalaufwand zu reduzieren, der traditionell für Küstenuntersuchungen erforderlich war.

„Die SP-48 und die Heckwinde von SeaTrac konnten den Personalaufwand vor Ort für die Kartierung von Hypoxiegebieten an der Küste trotz ungünstiger See und stark befahrener Küstenwege deutlich reduzieren“, sagte James Thompson, Spezialist für hydrographische Instrumente an der USM. „Noch beeindruckender war die Vernetzung des Bootes. Wir freuen uns darauf, die SeaTrac-Technologie in zukünftige Forschungsprojekte einzubinden.“

Anstatt die Forscher zu ersetzen, erweitern die USVs deren Einsatzreichweite und ermöglichen so eine kontinuierlichere Probenahme bei gleichzeitig geringerem Risiko für die Bevölkerung auf dem Wasser.

Zwei unbemannte Überwasserfahrzeuge (USVs) von SeaTrac arbeiteten kontinuierlich zur Unterstützung des Meeresüberwachungsprogramms (USM) mit minimalem Eingriff des Fernpiloten, hielten ihre Position über längere Zeiträume und ermöglichten bei Bedarf erneute Probenahmen in den Küstengewässern des Golfs von Amerika. (Bildnachweis: SeaTrac Systems)

USM steuert zwei unbemannte Überwasserfahrzeuge (USVs) in einem küstennahen Gewässer per Laptop fern. Bildnachweis: SeaTrac Systems/USM

Unterstützung der Verteidigungsausbildung

Dieselbe Plattform wurde auch für eine völlig andere Mission angepasst: die Unterstützung der Pilotenausbildung der US Air Force.

In Zusammenarbeit mit der Parsons Corporation und der US Air National Guard konfigurierte USM die SP-48 so, dass sie einen TReX (Threat Representative Environment) Emulator mitführte, der feindliche Luftverteidigungssysteme während Flugtrainingsübungen simulierte.

Anstatt Umweltdaten zu sammeln, wurde das unbemannte Überwasserfahrzeug (USV) zu einer ferngesteuerten Bedrohungsquelle. Letztendlich zielte die Übung auf luftgestützte Systeme ab und kommunizierte über kommerzielle und nichtkommerzielle Kommunikationsmittel mit dem Führungs- und Kontrollzentrum, um Fähigkeiten in der Bedrohungsanalyse und Entscheidungsfindung zu entwickeln.

Da das unbemannte Überwasserfahrzeug (USV) ferngesteuert eingesetzt und je nach Bedarf neu positioniert werden konnte, bot es eine flexible Alternative zu fest installierter Infrastruktur oder bemannten Unterstützungsschiffen.

„Diese innovative Lösung reduziert die mit bemannten Missionen verbundenen Logistik- und Personalkosten und ermöglicht gleichzeitig eine hochrealistische Simulationsumgebung, wodurch letztendlich die Einsatzbereitschaft der US-Luftwaffe erhöht wird“, sagte er.   Mike Kushin von Parsons, Präsident für Verteidigung und Nachrichtendienste.

SeaTrac Systems hat in Zusammenarbeit mit der Parsons Corporation eine Bedrohungsszenario-Demonstration für die US-Luftwaffe durchgeführt. (Bildnachweis: SeaTrac Systems)

Weiterentwicklung der Akustik

Im Bereich der inneren Sicherheit unterstützt die SP-48 von SeaTrac auch akustische Forschung sowie Aktivitäten im Zusammenhang mit Aufklärung, Überwachung und Spionage (ISR).

In Zusammenarbeit mit der Hyperion Technology Group und Blue IQ integrierten Forscher der USM Hydrophone von Blue IQ in das Fahrzeug für akustische Überwachungsmissionen.

Während des stationären Betriebs zeichnete das unbemannte Überwasserfahrzeug (USV) akustische Signaturen des umliegenden Schiffs- und Flugzeugverkehrs auf und sammelte so wertvolle Datensätze, ohne dass Personal an Bord des Schiffes benötigt wurde.

Die Plattform wurde auch zur Ortung autonomer Unterwasserfahrzeuge (AUVs) mit akustischen Sendern eingesetzt. Mithilfe von Hydrophondaten in Echtzeit konnten die Bediener während der Testphase Unterwasserobjekte erkennen, lokalisieren und sich ihnen nähern.

Im Jahr 2026 veranstaltete die USM gemeinsam mit der University of Mississippi (Ole Miss), SeaTrac, der Hyperion Technology Group und BLUEiQ eine Akustikdemonstration an der Golfküste. Bildnachweis: SeaTrac Systems

Kartierung über und unter der Oberfläche

Eine weitere aktuelle Anwendung betraf die kollaborative magnetische Kartierung mit Hilfe von   QuSpin-Magnetometer.

Für diese Mission wurde der Sensor unter dem Rumpf am Kiel der SP-48 montiert, sodass er während des gesamten Einsatzes unter Wasser bleiben und hochpräzise Magnetfeldmessungen durchführen konnte.

Die Integration verdeutlicht, dass die physischen Montageoptionen ebenso wichtig sind wie die Sensorkompatibilität. Unterschiedliche Missionen erfordern oft unterschiedliche Sensorausrichtungen oder Umwelteinflüsse, und die Möglichkeit, Nutzlasten am Mast, im Moonpool, im Nutzlastraum oder unter dem Rumpf zu montieren, erweitert den Einsatzbereich der Plattform.

Vorbereitung auf das, was kommt

USM erweitert kontinuierlich die Einsatzmöglichkeiten der SP-48 durch zusätzliche Nutzlastintegrationen.

Zu den bevorstehenden Missionen gehören der Einsatz des Gyro USBL 5000-Systems von Sonardyne zur Unterstützung einer präzisen Unterwasserpositionierung sowie eines Fächerecholots vom Typ Kongsberg EM2040P für hochauflösende Hafen- und Meeresbodenvermessungen.

„Diese Demonstration ist unerlässlich, um schnell Lösungen zu finden, die den missionskritischen Bedürfnissen unserer Soldaten und Bundesbehörden gerecht werden“, sagte Dr. Brian Cuevas, stellvertretender Vizepräsident für Forschung und Innovation an der USM.

Mit zunehmender Reife der ferngesteuerten Marineoperationen gewinnt Vielseitigkeit ebenso an Bedeutung wie Ausdauer oder Reichweite.

Organisationen benötigen zunehmend Plattformen, die ohne umfangreiche Umrüstung oder spezielle Unterstützungsschiffe zwischen Umweltüberwachung, Verteidigung, Offshore-Energie, Hydrographie und Unterwasseroperationen wechseln können.

Ein einzelnes modulares USV kann Missionen unterstützen, die früher mehrere spezialisierte Plattformen erforderten. Und für Betreiber, die mit wachsenden Missionsanforderungen und begrenzten Budgets konfrontiert sind, dürfte sich diese Flexibilität als eine der wertvollsten Fähigkeiten der Autonomie erweisen.