Arktisreise: Schiffsuhrenanlagen auf der "Polarstern"

Navigation braucht Zeit. Genaue Zeit. Auf Schiffen sorgen Schiffsuhrenanlagen dafür, dass Kapitän, Navigator und Schiffskoch, Maschine und Elektronik nach der gleichen Zeit ticken. Auch auf Forschungsschiffen ist das nicht anders. Unser Autor war mit der Polarstern in der Antarktis und beschreibt, wie wichtig die genaue Zeit an Bord ist.

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Zeit ist Takt. Und wenn der fehlt, empfinden wir Zeit als zähflüssig und unwirklich. Etwa dann, wenn Tag und Nacht nicht mehr alle paar Stunden wechseln. In der Kabine, die ich mir mit dem Fotografen Ingo Arndt auf der Polarstern, dem Forschungsschiff des Alfred-Wegener-Instituts, teile, schlage ich mir selbst den Takt. Oder richtiger: Ich ziehe ihn mir. Wenn es Nacht und Schlafenszeit sein sollte, verdunkle ich meine Koje mit einer ausgeblichenen Gardine. Die Rieseneisscholle, an der die Polarstern im Küstenbereich der antarktischen Halbinsel festgemacht hat, liegt dann immer noch gleißend vor unserem Kabinenbullauge.

Ende Dezember ist Frühling in der antarktischen Weddell-See. Es ist taghell, fast rund um die Uhr. Die Sonne kratzt nur um Mitternacht rot am Rand unserer Scholle. Da, wo sie kurz aufdippt, brennt das Eis. Wo das Meer im vergangenen Herbst kleinere Schollen zu unserer Großscholle zusammengeschoben hat, werden die Wälle zu Gebirgsketten. Die wassergefüllten Risse im Eis verästeln sich zu Fjorden; die Ebenen mit ihren Schneewehen gleichen Sahara-Sanddünen im Mondlicht. Die Illusion ist perfekt, solange kein Wissenschaftler, kein Kaiserpinguin, keine Robbe als Größenmaßstab ins Bild drängen. 1 Uhr Ortszeit auf 67,8 Grad südlicher Breite. Traumzeit.

Seit die Polarstern an der Scholle festgemacht hat, nehme ich mir immer so gegen 1 Uhr eine „Aus“-Zeit. Ich gehe auf die Brücke und tagträume beziehungsweise nachtträume – was ja hier dasselbe ist. Man verliert auf eine magisch wohlige Weise die Orientierung, schwebt in einem Nirwana. Um diese Stunde ist nur ein wachhabender Offizier auf der Brücke. Er muss die Scholle im Blick behalten, denn einige Wissenschaftler nutzen das Nachtlicht, um ihre Draußen-Experimente fortzusetzen. Zum Beispiel die belgisch-holländisch-französische Gruppe, die rund um die Uhr misst, welche Spurengase den Austausch zwischen kaltem Meer und Atmosphäre aufrechterhalten – durch ein paar Meter Packeis hindurch.

Der Wachhabende leiht mir sein superstarkes Fernglas, ich sehe von der fast dreißig Meter hohen Brücke die Gruppe über die Scholle ziehen: „Die haben jetzt ihre eigene Zeit …“, denke ich mir, vielleicht getaktet durch ihren erhöhten Puls: Gehen im Tiefschnee strengt an. Die Nansen-Lastschlitten schwanken, von Gerät überladen. Vor einer Woche ist unser Ski-Doo, der Motorschlitten, ausgefallen. Man muss die Schlitten jetzt selber ziehen, wie einst Fridtjof Nansen.

Natürlich muss es an Bord auch eine objektive Zeit geben, die über alle Zweifel erhaben ist, die sich nicht dehnen lässt – so wie man es gern täte, weil die Datenmenge, die man an der Universität Leiden abliefern muss, so groß ist. Oder die man gern schrumpfen würde, weil man nach Monaten im weißen Nirgendwo heftige Heimweh-Attacken spürt.

 

Auf der Polarstern zeigt eine Wempe-Hauptuhr die sogenannte UTC (Universal Time Coordinated) und gibt damit die Uhrzeit für das gesamte Schiff vor. Angefangen vom Smutje in der Kombüse, der fürs pünktliche Essen sorgt, über den Kapitän auf der Brücke, der sich auf die rechtzeitige Wachablösung verlassen muss, bis zum schiffseigenen Netzwerk, das die Zeit für alle angeschlossenen Maschinen und Rechner vorgibt, bestimmt die UTC-Zeit der Schiffsuhr den Rhythmus an Bord. Das System ermöglicht es, sowohl Fahrbefehle sekundengenau aufzuzeichnen, als auch die systemunabhängigen tragbaren „Forscher-Uhren“ vor Verlassen des Schiffs auf die UTC-Zeit zu synchronisieren.
Eis und Schnee, wohin das Auge blickt, und die Sonne geht nie unter. Den einzigen Schatten wirft die „Polarstern“.

So ist die Wempe-Schiffsuhr auch die Referenzuhr für eines der anspruchsvollen Großexperimente, die auf der Polarstern während ihrer Expedition ausgeführt werden: Wie genau driften die Schollen im Weddell-Strom? Ungefähr weiß man es. Die Eisschollen kreisen im Weddell-Meer in einem riesigen rechtsdrehenden Wirbel: erst nordwärts, von Antarktika weg, entlang der spektakulären Halbinsel, deren Nasenspitze auf Kap Hoorn zeigt, dann auf Höhe der Drakestraße ostwärts und wieder zurück in den Küstenbereich des Sechsten Kontinents. Ganze Eisberge werden in diesem Kreisel zerrieben. Und auch der Wintermantel aus Meereisschollen wird nicht nur von der antarktischen Sommersonne aufgeribbelt, sondern durch die Strömung mechanisch zerkleinert. Aber wie? Und vor allem: wie effizient?

Zwischen dem 28. November und dem 2. Januar wird die Position der Polarstern – fest vertäut an „ihrer“ Scholle – über GPS regelmäßig punktgenau bestimmt. Die Bewegung gerät in der zweiten Dezemberhälfte zu einem wilden Zickzack aus Vor- und Rückstößen. Die versammelte Wissenschaft an Bord merkt auf: Da sind offenbar nicht nur die gigantischen Schiebekräfte des Weddell-Wirbels tätig. Es greifen auch Press- und Zerrkräfte an, Wind und Unterströmungen, die kurzfristig die Weddell-Hauptströmung überlagern. Und plötzlich wird klar, wieso in der relativ warmen Jahreszeit das Meer so schnell eisfrei wird. Es sind nicht so sehr die gleichmäßigen, es sind vor allem die chaotischen, oft gegenläufigen Kräfte, die das Wintereis zerkrümeln und damit die Taugeschwindigkeit erhöhen. Das Phänomen der Schnellschmelze kennt man aus der Cocktail- beziehungsweise Whiskyglas-Perspektive. Zerstoßenes Eis taut schnell, ein Eisblock, der unbehelligt auf dem Scotch dümpelt, hält sich.

Eine Ahnung davon bekommen wir sozusagen als Bescherung nach der Bescherung. Die Heilige Nacht war schon fast friedlich durchgerauscht mit „Stille Nacht“ in zwölf Landessprachen. Mein etwas glühweingetrübter Blick auf die Borduhr sagt mir: 3 Uhr, höchste Zeit, in die Waagerechte zu kommen … Morgen will ich mir David Thomas’ Experimente anschauen … und David ist immer früh auf den Beinen … Plötzlich verbreitet sich Unruhe im Blauen Salon. Die Scholle reißt auf! Unsere Scholle! Und zwar schnell genug, um die teuren Stellnetze für den wissenschaftlichen Krillfang zu verschlucken. Ein nächtlicher Rettungseinsatz – bei Sonnenlicht natürlich – kommt zu spät: Das Gerät liegt einige tausend Meter unter uns auf Grund.

Unsere Welt hat einen Riss. David Thomas, Fachmann für Flora und Fauna im Eismeer, ist schon früh unterwegs – Schollenbruch hin, erster Weihnachtstag her. Sein Versuchsterrain liegt auf dem Teil der Scholle, der nicht abgespalten ist. David kniet im Schnee und hantiert mit langen Ampullen. Vor ihm liegen Listen, die von Skalen und Zeitdiagrammen übersät sind. Vor seinem Experiment hat er seine Uhr an der Borduhr geeicht. David will herausfinden, wie und wie schnell Kleinorganismen der Untereiswelt auf UV-Strahlung reagieren. Was immunisiert etwa fragile Ruderfußkrebschen gegen die aggressive Strahlung, vor der Menschen sich mit Sunblocker-Creme schützen müssen?
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Ich gehe zur Abbruchkante. Die Weihnachtsbescherung ist wirklich großformatig ausgefallen. Das finden auch andere Zweibeiner: Das aufgerissene Eis wird von Kaiserpinguinen inspiziert, die teils im Watschelgang, teils auf dem Bauch schlitternd die Kante untersuchen. Der Bootsmann hat mittlerweile einen Schlauchboot-Shuttle eingerichtet, sodass auch Wissenschaftler, die ihre Claims jenseits des neu entstandenen Fjords haben, rasch an ihre Arbeitsflächen kommen. Besonders eilig haben es die Leute um Gerhard Dieckmann: Sie wollen überprüfen, ob ihre Sedimentfallen Schaden genommen haben. Das sind bojenartige Fangvorrichtungen, die ein paar Dutzend Meter tief unter die Eisdecke abgeseilt werden. Sie nehmen auf, was an „nahrhaften Krümeln“ von der Eisunterkante in die Tiefe fällt. Teil des Systems sind eine Uhr und ein Strömungsmesser, sodass man feststellen kann, was wann bei welchen Strömungsverhältnissen unten ankommt, um dort Glied einer Nahrungskette zu werden. Wenn die Uhr versagt, sind Zahlen und Daten wertlos.

 

Mir wird klar, wie wichtig exakte Zeitparameter für die Wissenschaft sind und wie besonders wichtig auf See.

 

Im Blauen Salon finde ich in einer der Bibliotheksvitrinen ein englisches Maritime Dictionary. „Als die Zeit an Bord ging“, ist ein Kapitel überschrieben. Das geschah vor rund 250 Jahren, als die erste Schiffsuhr gebaut wurde, ein Wunderwerk, das immer eine „Heimathafenzeit“ anzeigte. Zuvor hatte man zwar Geräte, mit denen man sich an Himmelskörpern orientieren konnte, wenn nicht gerade Wolken oder Nebel das Firmament verhüllten, um die aktuelle geografische Breite zu bestimmen, aber es fehlte ein fester Zeitbezug, um auch die Länge verlässlich feststellen zu können.

Wandel schafften erst Schiffschronometer, wie sie Wempe seit vielen Jahren in Perfektion liefert und damit unzählige Schiffe vom Kreuzfahrt- bis eben zum Forschungsschiff ausstattet. So eine Uhr zeigt, unbeeinflusst von Wellengang und sonstigen Störeinflüssen, die Zeit einer bestimmten geografischen Länge – meist die von Greenwich in Südengland. Aus dem Vergleich der aktuellen Ortszeit mit der „mitgebrachten“ Greenwich-Zeit lässt sich der Längengrad errechnen: Ein Zeitunterschied von vier Minuten entspricht einem Grad Längenunterschied. Heute ortet man auf wenige Meter genau über GPS, das satellitengestützte Global Positioning System: an Land, zur See und auch im Eismeer.

Der Expeditionsleiter hat sich entschlossen, den Rest der Ankerscholle vollständig zu evakuieren. Zu schwer erreichbar sind die durch offene Wasserflächen getrennten Untersuchungsareale der Wissenschaftler geworden. Wenig später liegt die Polarstern an einem neuen Ankerplatz an einem Reststück unserer Scholle. Von hier aus sind die abgesprengten Teile ungefähr gleich leicht oder schwer zu erreichen. Es wird unübersehbar, dass unsere Zeit auf und an der Scholle abläuft. Noch anderthalb Forschungswochen, dann geht es zurück. Die Scholle, die die Polarstern auf 67,23 Süd, 55,25 West zurücklässt, ist nur noch ein Brösel dessen, was wir bei unserer Ankunft vorfanden. Aber es ist ja nichts verloren gegangen. Es scheint nur so.

Wunderwerke der Präzision: Wempe-Haupt- und Nebenuhrsysteme

Die Hauptuhr steuert die Nebenuhren über einen elektrischen Impuls oder ein Datentelegramm. Die Hauptuhr wird normalerweise an ein GPS-Gerät angeschlossen und übernimmt die GPS-Zeit als Zeitnormal. Sie verfügt über einen hochpräzisen Quarz, sodass sie auch im autonomen Betrieb (sollte das GPS-Signal einmal nicht zu empfangen sein) präzise die Uhrzeit anzeigt.

Juwelier Wempe Schiffsuhrenanlagen
Links: GPS-Synchronisation
Mitte: Hauptuhr 20097, Schnittstellen zur Automation
Rechts v.o.n.u.: Digitale Nebenuhren, Analoge Nebenuhren mit Sekundenzeiger (UTC), Analoge und intelligente Nebenuhren (LT)

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