Menschen unter Trümmern retten: Aufmarsch der Cyborg-Kakerlaken

In Zukunft sollen ferngesteuerte Kakerlaken Menschen in Trümmern finden. Rettungshunde werden sie auf absehbare Zeit aber nicht ersetzen.

Zerfetzte Stahlträger, eingestürzte Wohnblocks, haushohe Schuttberge – und dazwischen ferngesteuerte Kakerlaken, die von Rettungsteams auf der Suche nach Überlebenden durch die Trümmer manövriert werden.

Was sich darin abspielt, kann das Team über die Wärmebild- und Videoausrüstung mitverfolgen, die die Kakerlaken auf ihrem Rücken tragen. Dabei sammeln sie wertvolle Informationen: dazu, in welchem Zustand sich die Verschütteten befinden, welche Gegenstände den Weg zu ihnen versperren und wie sie am besten beseitigt werden können.

So könnte nach der Vorstellung von Forschungsteams die Zukunft von Rettungseinsätzen nach Erdbeben, Explosionen oder Stürmen aussehen. Um Vermisste zu finden, setzen Menschen seit hunderten von Jahren auf die Wendigkeit, Größe und den Geruchssinn von Tieren. Wo aktuelle Methoden an ihre Grenzen stoßen, sucht die Forschung immer weiter nach Lösungen. Dabei kombiniert sie modernste Technik mit tierischen Fähigkeiten.

Kein Wunder also, dass Forschende besonderes Interesse an dem evolutionären Erfolgsmodell schlechthin haben: der Kakerlake. Ihre Art ist mit rund 300 Millionen Jahren älter als die Dinosaurier und überlebte drei Massenaussterben. Nun sollen die Insekten als Cyborgs zum Einsatz kommen, also als Mischwesen aus Maschine und Tier. Klingt nach dystopischem Fiebertraum. Aber via Fernsteuerung sollen die Cyborgs an die Orte krabbeln, zu denen Rettungsteams bislang keinen Zugang haben.

Warum Kakerlaken?

Können dadurch tatsächlich mehr Menschen gerettet werden?„Cyborgs sind hybride Konstrukte aus Tier und Maschine. Dabei bringt die Maschine das Tier dazu, bestimmte Dinge zu tun“, sagt Volker Dürr, Professor für Biologische Kybernetik an der Uni Bielefeld. Während er zum Bewegungsapparat von Insekten forscht, wollen sich andere Forschungsteams diesen zunutze machen. Noch gibt es keine einsatzbereiten Cyborgs für reale Fälle, doch geforscht wird viel.

Besonders ein singapurisches Forschungsteam, geleitet von Professor Hirotaka Sato, gilt als führend in diesem Bereich. „Sato konnte unter anderem zeigen, wie man große Käfer beim Laufen und auch im Flug steuern kann“, erklärt Dürr.

Aber warum ausgerechnet Kakerlaken? Ihr entscheidender Vorteil: Sie sind klein und wahnsinnig robust. Durch ihren flachen Körper können sie sich auch durch die schmalsten Ritzen zwängen. Ihr Panzer kann eine 900-fache Einwirkung des eigenen Körpergewichts überstehen. Und sie können sogar mehrere Tage ohne Kopf überleben.

Für seine Forschung nutzt Sato die sogenannte Madagaskar-Fauchschabe, die durch ihre Größe von bis zu zehn Zentimetern klein genug für die Trümmerarbeit ist, aber groß genug, um die notwendige technische Ausrüstung zu schleppen. Um die Insekten zu steuern, werden sie mit kleinen Implantaten ausgestattet. Auf Knopfdruck können diese elektrischen Impulse an den Hinterleib oder die Antennen abgeben. Dazu tragen die Kakerlake einen kleinen Rucksack mit Equipment, etwa einer Wärmebild- oder Videokamera.

Cyborgs auf Tauchstation

Satos Team hat es nun sogar geschafft, die Insekten für eine Umgebung auszurüsten, für die sie die Natur nicht gewappnet hat: unter Wasser. Das zeigt ein im Fachmagazin Nature veröffentlichter Forschungsbericht aus diesem Juni. Kleine Tauchanzüge aus Silikon machen es den Insekten möglich, sich für bis zu drei Stunden im Wasser fortzubewegen. Für Einsätze in eingestürzten Gebäuden, die etwa durch kaputte Leitungen oder Starkwetterereignisse unter Wasser stehen, könnte das hilfreich sein.

„Die Tauchanzüge funktionieren in seichtem Wasser. Das ist natürlich beachtlich und kann den Einsatzbereich von Cyborg-Insekten erweitern“, erklärt Dürr. Größeren Druckausgleich bei stark variierender Tiefe könne das Atemgerät nach seiner Einschätzung jedoch nicht regulieren.

So faszinierend die Fernsteuerung anderer Lebewesen auch sein mag – wieso setzt die Wissenschaft nicht auf Miniaturroboter, die all die Fähigkeiten der Kakerlaken haben? „Mechanisch ist es sehr schwierig, Miniaturroboter nach dem Vorbild von Insekten herzustellen“, sagt Dürr. Und das nicht nur wegen der kleinen Größe. Dürr erklärt, das liege auch daran, dass Muskeln andere Eigenschaften haben als herkömmliche Motoren.

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Ein Beispiel für einen solchen Miniroboter, der unter realen Bedingungen robust funktioniert, kenne er nicht. „Das Schwierige ist die Interaktion von Beinen und Boden, besonders bei wechselndem Terrain“, meint Dürr. Durch die Cyborgs umgehe man die komplizierte Roboter-Hardware.

Aber auch die Cyborgs haben ihre Grenzen. „Ein Problem bei Insekten ist, dass sie Kälte nicht gut vertragen können“, sagt Dürr. Die Fauchschaben halten Temperaturen von unter 20 Grad über einen längeren Zeitraum nicht gut stand. Mit Blick in die Zukunft setzt Dürr eher auf Fortschritte bei den Minirobotern als auf Cyborgs: „Momentan ist die Liste an Schwierigkeiten noch sehr lang. Aber oft sind es kleine Fortschritte, die viel ausmachen.“

Rettende Ratten

Nicht nur Kakerlaken sollen zukünftig in Trümmer kriechen. Die belgisch-tansanische NGO APOPO arbeitet seit 2021 an einem Trainingsprogramm für Afrikanische Riesenhamsterratten. Ursprünglich trainierte APOPO die Ratten erfolgreich, um Landminen aufzuspüren. Später, um Tuberkulose zu erschnuppern. Nun werden die sogenannten Rescue-Rats ausgebildet, um im Katastrophenfall Verschüttete aufzuspüren. Die Rumpflänge dieser Ratten ist mit bis zu 45 Zentimetern recht groß für Ratten.

Trotzdem sind sie noch schlank und wendig. Sie gelten als sehr intelligent und leicht zu trainieren. Und vor allem: „Sie sind Super-Spürnasen. Ihr Riechkolben macht 20 Prozent ihres Gehirns aus“, erklärt Alice Sparks, Innovations-Managerin bei APOPO. Zum Vergleich: beim Hund sind es etwa 0,3 beim Menschen sind es etwa 0,01 Prozent.

Ähnlich wie ihre Cyborg-Kollegen tragen die Ratten kleine Rucksäcke, ausgestattet mit einem Tracker sowie Video- und Audioübertragung. Ein Hindernis für echte Einsätze ist, wie auch bei den Kakerlaken, die Temperatur. Bei weniger als 18 und mehr als 32 Grad können die Ratten nicht arbeiten. „Auch Ablenkungen durch andere Gerüche oder laute Geräusche könnten in echten Szenarien ein Problem darstellen“, sagt Sparks.

Im Ernstfall würden sie daher noch nicht eingesetzt werden. „Aber unser Training entwickelt sich ständig weiter. In den nächsten Monaten werden wir weitere Feldtests durchführen.„So vielversprechend die Ratten und Cyborgs auch sind – Rettungshunden sind sie noch nicht gewachsen.

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„Alle paar Jahre sollen neue Technologien zum Einsatz kommen, aber oft erweisen sie sich dann nicht als umsetzbar“, sagt Stefan Heinz. Seit 34 Jahren ist er Rettungshundeführer beim Technischen Hilfswerk (THW) für Einsätze im In- und Ausland. Im echten Szenario sei der Hund noch nicht zu ersetzen. Das liege auch am Kostenfaktor. Denn im Gegensatz zu Robotern sind Hunde nicht nur praxiserprobt, sondern auch günstig.

Zuletzt war Heinz in Venezuela im Einsatz. Zwei aufeinanderfolgende Erdbeben kosteten dort Ende Juni tausende Menschen das Leben. Für Heinz’ zweijährigen Schäferhund war es der erste Auslandseinsatz, für Heinz der achte. „Unsere Hunde sind darauf trainiert, nur die Witterung von lebenden Menschen aufzunehmen“, sagt Heinz. Sofern die Luft nicht stark mit Gasgeruch oder Feinstaub verschmutzt ist, gelingt das zuverlässig. Der Hund schlägt an, das Graben beginnt.

Von Cyborgs und Ratten unterscheidet die Hunde in echten Szenarien ein wichtiger Faktor: „Sie sind wichtig für das Seelenheil. Wenn die Einsatzstelle nicht von Erfolg gekrönt war, oder man sich an einem Toten vorbeigraben muss, dann spendet der Hund Trost“, sagt Heinz. „Das erlaubt einem manchmal, das Elend kurz zu vergessen. Das kann keine Maschine ersetzen.“

Wie geht es weiter?

Trotzdem sieht Heinz Potenzial bei der Entwicklung neuer Technologien. Denn bei verseuchten Einsatzstellen können Roboter und Cyborg weiter vordringen als Mensch, Hund und Ratte: „Da ist eine Koexistenz sinnvoll.“

Laut Sparks gehe es bei der Frage, wer in Zukunft in Rettungseinsätzen zum Zuge kommt, darum, wie Ratten mit Hunden, Robotern und anderen Geräten zusammenarbeiten können. „Es geht nicht um den Wettbewerb. Sondern darum, neue Innovation möglichst nahtlos in bestehende Strukturen zu etablieren, um Menschen zu retten“.

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