5-GHz-Breitband-Datenfunk für die Seeschifffahrt

Im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) testete das Mehrzweckschiff „Neuwerk“ gemeinsam mit dem Seenotrettungskreuzer „Hermann Marwede“ die Übertragung von 5-GHz-Funksignalen in stürmischer See. *Bild: DLR*

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat auf der Nordsee Tests mit Datenübertragungen im 5-GHz-Spektrum für maritime Zwecke durchgeführt. Die Technik soll den Sprech- und Datenfunk im Mittel- bis Ultrakurzwellenbereich ergänzen, der weiterhin das Rückgrat der Kommunikation auf See bildet. Für den Transfer großer Datenmengen sind die herkömmlichen Kanäle aber nicht geeignet – und Satellitenkommunikation ist teuer. „Derzeit existiert im maritimen Bereich noch keine günstige, robuste Alternative, um umfangreichere Informationen auszutauschen“, erklärt Dr. Simon Plass vom Institut für Kommunikation und Navigation des DLR.

Das DLR forscht deshalb schon länger an neuen digitalen Kommunikationstechnologien für den Einsatz auf See. Dabei konzentrieren sich die Wissenschaftler vor allem auf Datenübertragungen im 5-GHz-Spektrum. Allerdings war bislang nur wenig darüber bekannt, wie sich reale Bedingungen auf See auf die 5-GHz-Signalübertragung auswirken – zum Beispiel bei mehreren Meter hohen Wellen. Auch Inseln sowie künstliche Hindernisse wie Leuchttürme, Offshore-Windparks und andere Schiffe können die Ausbreitung der Funksignale stören.

Nachdem das DLR bereits erste Versuche auf der (ruhigeren) Ostsee durchgeführt hatte, um Übertragungskanäle eines selbst entwickelten 5-GHz-Hochleistungsfunksystems zu testen, schickten die DLR-Forscher jetzt zwei hochseetaugliche Schiffe in die Nordsee. Der Seenotrettungskreuzer „Hermann Marwede“ und das Mehrzweckschiff „Neuwerk“ mussten bei hohem Seegang verschiedene Manöver durchführen, darunter paralleles Fahren, kreuzen und auf unterschiedlichen Routen die Helgoland vorgelagerte Insel „Düne“ umrunden. Zusätzlich wurden Messungen vom Leuchtturm Helgoland bis zum 25 Kilometer entfernten Windpark Helgoland durchgeführt.

Die gewonnenen Daten wollen die DLR-Wissenschaftler nutzen, um ein Vorhersagemodell zur Funkwellenstreuung auf See zu berechnen. Auf dieser Grundlage sollen dann Lösungen für Sende- und Empfangsgeräte entwickelt werden, mit denen sich Störeinflüsse wie zum Beispiel hohe Wellen reduzieren lassen. Dabei greifen die Forscher auch auf Radarbilder des Satelliten TerraSAR-X sowie Bojen des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) zurück, die Informationen zu den Wellenhöhen während der Messungen liefern.

Mit einer breitbandigen 5-GHz-Kommunikationslösung könnten laut DLR zum Beispiel Seenotrettungskreuzer bei Notfällen schon auf dem Weg zum Einsatzort erste medizinische Anweisungen über eine Videoschaltung liefern. Auch das Versenden von Informationen zur Verkehrslage etwa in Form von Radarbildern wäre damit ohne Umweg über einen Satelliten möglich. Gefördert wird das DLR-Projekt noch mindestens bis zum Jahr 2021. (pmz@ct.de)

Apotheke unter der Haut

Wissenschaftler der Uni Freiburg haben ein neues Verfahren zur Herstellung von Medikamenten-Implantaten entwickelt. Dabei werden pharmakologisch wirksame Substanzen in einer Hybridschicht (grün) gespeichert, die gezielte Freigabe erfolgt über das Anlegen einer Spannung an eine Polymer-Deckschicht (blau). *Bild: Uni Freiburg*

Mikrosystemtechniker, Elektrotechniker und Materialwissenschaftler der Universität Freiburg haben ein neues Verfahren entwickelt, um pharmakologisch wirksame Substanzen in einer Art Mikro-Container zu speichern und diese Stoffe im Körper durch Anlegen einer Spannung lokal und kontrolliert wieder freizugeben. Die Technik könnte nach Angaben der Forscher unter anderem genutzt werden, um Medikamente aus einem Reservoir unter der Haut direkt auf einen Tumor auszuschütten.

Zur Herstellung des Speichers wandeln die Wissenschaftler zunächst einen Kunststoff durch sogenannte Atomlagenabscheidung (ALD) von einem flüssigen in einen festen Zustand um. Dabei werden Gase auf den Kunststoff aufgetragen, die in seine Molekularstruktur eindringen und ihn von innen heraus festigen. Als Grundstoff verwenden die Freiburger Forscher das Polymer Polyethylenglycol (PEG), das im Abscheidungsverfahren mit Zinkoxid zu einem organisch-anorganischen Hybridmaterial (PEG/ZnO) reagiert, dessen molekularer Aufbau sich für das Speichern pharmakologischer Substanzen eignet.

Dank der Wasserlöslichkeit des Hybridmaterials können die darin aufbewahrten Stoffe leicht wieder freigesetzt werden. Um die Ausschüttung exakt zu dosieren, ist allerdings noch das Polymer PEDOT nötig. Dieses wird zweifach als dünner Film auf die Oberfläche des Hybridmaterials aufgebracht. „Vereinfacht betrachtet, funktioniert dieses Polymer wie ein Netz mit Löchern, die sich beim Anlegen von negativer Spannung öffnen und bei positiver Spannung schließen. So können die gespeicherten Moleküle kontrolliert nach außen strömen“, erläutert Doktorand Christian Böhler.

Anhand von Fluorescin habe man bereits zeigen können, dass der mehrschichtige Container ideale Eigenschaften für eine präzise Dosierung einer großen Bandbreite verwandter Moleküle besitzt, die über einen bestimmten Zeitraum an einem bestimmten Punkt ausgeschüttet werden sollen, schildern die Wissenschaftler. Auch die Verträglichkeit eines solchen Medikamenten-Implantats für Menschen sei nachgewiesen. In weiteren Experimenten wollen die Forscher zeigen, dass auch unterschiedliche Moleküle gleichzeitig oder in nebeneinanderliegenden Kammern speicherbar sind. (pmz@ct.de)