Können Unterwasser-Schallsignale das größte Rätsel der Luftfahrt lösen?

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Der Flug MH370 der Malaysian Airlines verschwand am 8. März 2014 mit 239 Menschen an Bord. Trotz intensiver Suchaktionen ist der endgültige Standort des Flugzeugs noch immer unbekannt. Es ist zu einem der größten Rätsel der Luftfahrt geworden.

Unsere neue Forschung untersucht die Möglichkeit, von Flugzeugabstürzen – wie dem mutmaßlichen Aufprall von MH370 – erzeugte Unterwasser-Schallsignale zu erkennen, um neue Erkenntnisse über dessen Schicksal zu gewinnen.

Flug MH370 war auf dem Weg von Kuala Lumpur nach Peking, als er von den Radarschirmen verschwand. Offiziellen Untersuchungen zufolge wich er von seiner geplanten Route ab und flog südwestlich über den Indischen Ozean. Trotz multinationaler Suchbemühungen, darunter umfangreiche Unterwassersuchen entlang und in der Nähe des sogenannten „siebten Bogens“ (der Bereich, der durch die letzte Kommunikation zwischen dem Satelliten und dem Flugzeug bestimmt wurde), wurde das Hauptwrack nicht gefunden.

Nur einige wenige Trümmerteile, die an den westlichen Inseln des Indischen Ozeans an Land gespült wurden, konnten als zu MH370 gehörend bestätigt werden. Die Familien der Passagiere, die Suchteams und die Welt stehen vor unbeantworteten Fragen.

Akustische Analyse
Hydrophone sind Unterwassermikrophone, die Schallwellen und Druckveränderungen im Ozean erfassen. Diese Technologie hat sich bei der Erkennung von Drucksignalen bei verschiedenen Ereignissen, einschließlich Flugzeugabstürzen, als vielversprechend erwiesen. Diese Art von Signalen kann Tausende von Kilometern zurücklegen, was Hydrophone zu einem wertvollen Werkzeug für die Identifizierung und Klassifizierung von Ereignissen in Meeresumgebungen macht.

Für unsere Studie haben wir Daten von hydroakustischen Stationen der Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen (CTBTO) analysiert. Wir konzentrierten uns auf Daten von Stationen am Cape Leeuwin in Westaustralien und Diego Garcia, einer Insel im Indischen Ozean.

Beide Standorte waren zu der Zeit, als MH370 vermutlich abgestürzt ist, in Betrieb. Diese Stationen liegen nur wenige zehn Minuten Signallaufzeit vom siebten Bogen entfernt. CTBTO-Stationen haben zuvor in Entfernungen von mehr als 5.000 Kilometern markante Drucksignale von Flugzeugabstürzen sowie Erdbeben unterschiedlicher Stärke registriert.

Die Art des Aufpralls bestimmt die Eigenschaften des Signals wie Dauer, Frequenzbereich und Lautstärke. Durch die Untersuchung dieser Signale hofften wir, mögliche akustische Beweise für den Absturz von MH370 zu finden.

Frühere Analysen von Wissenschaftlern der Curtin University und später von uns bestätigten ein Signal einer unbekannten Quelle, das an der Station Cape Leeuwin in Richtung des siebten Bogens aufgezeichnet wurde. Es fiel jedoch außerhalb des von der offiziellen Suche vorgeschlagenen Zeitfensters.

Unsere neueste Untersuchung konzentrierte sich auf das offizielle und enge Zeitfenster. Die Analyse identifizierte nur ein relevantes Signal in Richtung des siebten Bogens, das an der Station Cape Leeuwin aufgezeichnet wurde. Dieses Signal wurde jedoch an der Station Diego Garcia nicht erkannt. Dies wirft Fragen zu seinem Ursprung auf. Wir untersuchten auch Daten auf Signale entlang der anfänglichen Flugroute von MH370, fanden jedoch keine entsprechenden akustischen Signaturen.

Da wir nur eine Handvoll Flugzeugunfälle in der Vergangenheit kennen, sind unsere Ergebnisse nicht eindeutig. Aber ein 200 Tonnen schweres Flugzeug, das mit einer Geschwindigkeit von 200 Metern pro Sekunde abstürzt, würde die kinetische Energie eines kleinen Erdbebens freisetzen. Sie wäre groß genug, um von Hydrophonen in Tausenden von Kilometern Entfernung aufgezeichnet zu werden.

Angesichts der Empfindlichkeit der Hydrophone ist es höchst unwahrscheinlich, dass ein großes Flugzeug, das auf die Meeresoberfläche auftrifft, keine erkennbare Drucksignatur hinterlässt, insbesondere auf nahegelegenen Hydrophonen. Ungünstige Meeresbedingungen könnten ein solches Signal jedoch möglicherweise dämpfen oder verdecken.

Kontrollierte Explosionen
Um die Debatte über die Erkennbarkeit des akustischen Signals von MH370 zu beenden, könnte ein praktischer Ansatz darin bestehen, kontrollierte Explosionen entlang des siebten Bogens durchzuführen, ähnlich denen, die beim U-Boot ARA San Juan durchgeführt wurden.

Am 15. November 2017 verschwand die von der argentinischen Marine betriebene ARA San Juan während einer Übungsmission. Einige Stunden später wurde von CTBTO-Stationen ein ungewöhnliches Signal aufgezeichnet. Um die Suche zu unterstützen, wurde zwei Wochen später in der Nähe des letzten bekannten Standorts ein Kalibriergranatenabwurf aus der Luft durchgeführt.

Die Kalibrierungsgranate, die auch an den hydroakustischen Stationen der CTBTO aufgezeichnet wurde, ähnelte dem ungewöhnlichen Signal, das von der Implosion des U-Boots ausging. Das U-Boot wurde ein Jahr später gefunden. Alle 44 Besatzungsmitglieder kamen ums Leben.

Eine ähnliche Übung mit Explosionen oder Luftkanonen mit Energieniveaus, die denen entsprechen, die vermutlich mit MH370 in Verbindung stehen, könnte entlang des siebten Bogens durchgeführt werden. Wenn die Signale solcher Explosionen Druckamplituden ähnlich dem Signal von Interesse zeigten, würde dies dazu beitragen, künftige Suchvorgänge auf dieses Signal zu konzentrieren. Wenn die sowohl am Cape Leeuwin als auch am Diego Garcia erkannten Signale viel stärker sind als das fragliche Signal, wäre eine weitere Analyse der Signale beider Stationen erforderlich.

Dies könnte auch zu einer Neubewertung der Daten führen, die zur Bestimmung des siebten Bogens verwendet wurden, wobei neue Szenarien auf der Grundlage aktualisierter Erkenntnisse in Betracht gezogen werden. Darüber hinaus könnten Schwankungen der Signalstärke Einblicke in die Bedingungen geben, die die Variabilität beeinflussen, und möglicherweise dazu beitragen, Aufprallbereiche anhand bestimmter Gelände und Pfade besser zu lokalisieren.

Unsere Forschung kann zwar nicht den genauen Absturzort von MH370 bestimmen, unterstreicht jedoch das Potenzial der hydroakustischen Technologie zur Lösung dieses Luftfahrträtsels. Durch die Verfeinerung unserer Methoden und die Durchführung weiterer Experimente könnten wir neue Erkenntnisse über das Schicksal von MH370 gewinnen und unsere Reaktion auf zukünftige maritime Zwischenfälle verbessern.

Die laufenden Bemühungen zur Ortung von MH370 zielen nicht nur darauf ab, den betroffenen Familien einen Abschluss zu ermöglichen, sondern auch unsere Fähigkeit zu verbessern, Flugunglücke über riesigen Ozeanen zu verfolgen und zu verstehen.

Der Autor
Usama Kadri, Dozent für Angewandte Mathematik, Cardiff University

(Quelle: The Conversation )