CCR 350

Allgemeines

Ultra-Deep-Dive-CCR350 ist das ambitionierteste und professionellste, jemals von autonomen Tauchern konzipierte Tieftauchprojekt und setzt im Technischen Tauchen neue Standards für Mensch und Maschine. Es ist die anspruchsvollste Herausforderung in der Königsklasse einer von mehr als 20 Millionen Menschen weltweit ausgeübten Sportart und bietet als Extremsportveranstaltung ausgezeichnete Kommunikationsmöglichkeiten mit Kunden und Interessenten. Es eignet sich darüber hinaus hervorragend als Prüfstein für Tauchgänge in extreme Tiefen. Die Tauchgänge werden live mit dem ROV übertragen und erlauben so, neben einer optimalen Betreuung der Taucher, auch Außenstehenden einen tiefen Einblick in die Faszination dieser Extremsportart. Die Konfiguration der Tauchgeräte, die technischen Problemstellungen, die Auswahl und das Training der Taucher und nicht zuletzt die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die aus diesem Projekt gewonnen werden, sind von unschätzbarem Wert für die Weiterentwicklung des 2HE-HPCCRs.

Spätestens seit verschiedenen Hollywood-Produktionen wie etwa James Cameron’s (selbst Technischer Taucher und Tiefseetaucher*) „The Abyss“ und „Sanctum“, dürfte das Technische Tauchen und die autonomen Regenerationstauchgeräte, auch einem breiten Publikum außerhalb der Taucherszene ein Begriff sein. Obwohl Funktion, Leistung und Risiken eines CCRs teilweise stark verzerrt in die Handlung eingebaut wurden, trugen diese Filme deutlich zum wachsenden Interesse an autonomen Regenerationstauchgeräten und dem Technischen Tauchen überhaupt bei. Neben den eigentlichen Rekordtauchgängen dient das Projekt einerseits der Praxiserprobung unserer CCRs, der Weiterentwicklung der Prototypen bis zur Serienreife, der Entwicklung von Dekompressions- und Sicherheitsstrategien, sowie andererseits als Marketingtool und Kommunikationsmittel mit potenziellen Kunden. Das gesamte Projekt wird weitestgehend transparent über diverse Social-Media-Kanäle mit einem breiten Publikum geteilt. Während des Projekts werden die neu entwickelten Kerninnovationen wie die O2-Sensorik, die audiovisuelle Maschinenkontrolle, die manuelle Sauerstoffzufuhr (Safe-pO2), etc. den Interessenten / Zielkunden in unterschiedlichen dem jeweiligen Einsatzzweck angepassten, optimalen Konfigurationen vorgestellt.

Projekteckdaten

Das Projektziel ist die Erprobung des 2HE-HPCCRs in einer Zieltiefe von 350 m. Zur Demonstration der Leistungsfähigkeit ist die Überbietung der gegenwärtigen Tiefen- und Langzeitrekorde von 283 m (CC) bzw. 332 m (OC) m um 67 m bzw. 18 m, und 14 h 17 min um 9 h 43 min auf 350 m und 24 Stunden als Teamtauchgang von 3 Tauchern geplant. Die Mitglieder des Teams werden in einer internationalen Ausschreibung mit anschließendem Auswahlverfahren ermittelt. Neben der psychischen und physischen Eignung müssen die Bewerber natürlich die notwendige Erfahrung und taucherische Fähigkeiten unter Beweis stellen. Es folgt das Training am 2HE-HPCCR und die Vorbereitungstauchgänge mit zunehmender Tiefe. Unser Team wird von herausragenden Tauchmedizinern und Technikern unterschiedlicher Fachrichtungen unterstützt. Sie bringen laufend ihr Wissen bei der Planung und Entwicklung zuverlässiger Ausrüstung sowie bei der Erforschung und Umsetzung moderner Dekompressionsstrategien ein. Mehrere erfahrene Extremtaucher stehen als Sicherungs- und Supporttaucher zur Verfügung. Sie unterstützen die Mitglieder der Spitzengruppen, die die Rekordtauchgänge durchführen. Als geeigneter Ort dafür bietet sich beispielsweise die Caldera der Inselgruppe Santorin / Griechenland mit einer Wassertiefe von knapp 380 m an.

Physische, psychische und technische Herausforderungen

In einer Tiefe von 350 m herrscht ein Umgebungsdruck von 36 bar, das ist etwa der zwanzigfache Druck eines Pkw-Reifens. Pro Quadratmeter lasten hier ca. 360.000 kg, das entspricht dem Gewicht eines Jumbojets. Bei einem einzelnen Atemzug in dieser Tiefe atmet ein Taucher eine Gasmenge, die an der Oberfläche das Volumen einer vollen Badewanne einnehmen würde. Aufgrund der Dichteanomalie des Wassers haben die meisten tiefen Seen (jenseits der letzten Sprungschicht in einer Tiefe von 20-40 m) eine Temperatur von konstant 4 °C. Ein Mensch würde ohne Schutzkleidung in dieser Umgebung nach 15 min handlungsunfähig und nach 30 min bewusstlos werden. In den Ozeanen sinkt die Wassertemperatur bedingt durch den Salzgehalt unter Umständen auch auf bis zu -2 °C. Ein Taucher verliert Wärmeenergie jedoch nicht nur über die Körperoberfläche, sondern mit zunehmender Tiefe und Dichte des Atemgases auch über die Atmung. Diese Art der Auskühlung, welche auch als Undetected Hypothermia bezeichnet wird, ist besonders tückisch, weil sie den Taucher von innen her auskühlt und nicht bemerkt wird. Es versagen dadurch die thermoregulatorischen Fähigkeiten des Organismus und schwerwiegende Symptome, wie Bewusstlosigkeit, Herzrhythmusstörungen, Atemstillstand, etc. können die Folgen sein. Je nach Wasserbeschaffenheit, Tageslichtverhältnissen, Wetter etc. ist zudem in einer Tiefe von 100 – 150 m nahezu kein Licht mehr vorhanden. Hier beginnt die Zone der ewigen Dunkelheit, in der ohne Kunstlicht keine optische Wahrnehmung mehr möglich ist.

Vergleich Tauchgase OC/CC (Abszisse: Druck in bar, Ordinate Dichte in kg/m³)

Die Gasnarkose, besser bekannt unter dem Namen Tiefenrausch, stellt durch die narkotische Wirkung von Gasen wie Stickstoff und Sauerstoff unter erhöhtem Druck ein sehr gefährliches Problem für jeden Taucher dar. Ohne den Einsatz von Helium – mit kaum narkotischer Wirkung – in der Atemgasmischung, wäre ein Taucher spätestens ab 60 m Tiefe nicht mehr in der Lage komplexere Aufgaben zufriedenstellend auszuführen. Zu den häufigsten Symptomen zählt u. A. eingeschränktes Urteilsvermögen, unangebrachte Euphorie, Angstzustände, etc. Grundsätzlich ist die Gasnarkose einfach durch eine Reduzierung der Partialdrücke der verursachenden Gase zu bekämpfen. Entweder durch eine Verringerung der maximalen Tiefe oder durch eine Erhöhung des Heliumanteils im Atemgas. Dem entgegen steht allerdings das High Pressure Nervous Syndrome (HPNS) welches auch als Helium-Tremor bekannt ist. Gewöhnlich tritt HPNS erst ab Tiefen jenseits der 200 m auf und macht sich durch teilweise heftiges, unkontrollierbares Zittern bemerkbar, was so weit führen kann, dass der Taucher handlungsunfähig wird.

Wird Sauerstoff unter hyperbaren Bedingungen geatmet, führt dies unter Umständen zu einer Sauerstoffvergiftung (Sauerstofftoxikose). Bei mehr als 1,6 bar Sauerstoff-Partialdruck kann es innerhalb kürzester Zeit – meist ohne Vorwarnung – zu einer Vergiftung des Zentralnervensystems dem sog. Paul-Bert-Effekt kommen. Vergleichbar mit einem epileptischen Anfall, ist der Betroffene nicht mehr in der Lage seine willkürliche Muskulatur zu kontrollieren. Es kam dadurch in der Vergangenheit zu Unfällen, bei denen der Taucher sein Mundstück, durch das er atmet, verlor und ertrank. Neben der zentralnervösen Wirkung ist auch die Lunge von einem erhöhten Sauerstoffpartialdruck betroffen. Es kommt hierbei zu einer, unter dem Namen Lorrain-Smith-Effekt bekannten Schädigung der Lunge, die einen verminderten Gasaustausch der Alveolen zur Folge hat. Die zentralnervöse Sauerstoffvergiftung ist eines der größten Risiken beim Technischen Tieftauchen. Durch die Aufnahme von Inertgasen (Stickstoff, Helium) im Körper des Tauchers ist es ab einer gewissen Tiefe bzw. einer gewissen Zeit, notwendig Dekompressions-Stopps am Weg zur Oberfläche einzuhalten. Nach Überschreiten dieser „Nullzeitgrenze“ ist eine direkte Rückkehr zur Oberfläche nicht mehr möglich.

Bei kurzen Aufenthalten von wenigen Minuten in 50 m Tiefe liegt die Gesamt-Dekompressionsdauer noch innerhalb weniger Minuten. Tauchgängen jenseits der 100 m lassen schnell Dekompressions-Anforderungen von mehreren Stunden entstehen, die in unterschiedlichen Tiefen abgeleistet werden müssen und während deren ein sofortiger Aufstieg zur Oberfläche mit schwersten Dekompressionserkrankungen verbunden wäre. Hierbei kommt es zu einer Gasblasenbildung in den Körpergeweben, hervorgerufen durch physikalisch gelöste Inertgase. Die Vermeidung bzw. die Eindämmung dieser Blasenbildung ist die zentrale Aufgabe der Dekompressions-Strategie. Bei einem Tauchgang auf 350 m und einer erforderlichen Dekompressionsdauer von um die 7 Stunden würde der Atemgasverbrauch mit offenem System in der Größenordnung von 70.000 Liter liegen, was in etwa dem Volumen von 2 Tanklastfahrzeugen oder 35 herkömmlichen Tauchflaschen entsprechen würde. Die zum Einsatz kommenden Atemgase müssen von höchster Reinheit sein. Die physiologische Wirkung eines Gases ist weitgehend von seinem Partialdruck abhängig. So gilt zum Beispiel eine Dauer-Konzentration von Kohlenstoffmonoxid am Arbeitsplatz von 35 ppm (Parts Per Million) noch als akzeptabel. Die gleiche Verunreinigung in einer Tiefe von „nur“ 100 m würde bereits die Hälfte des im Blut vorhandenen Hämoglobins dauerhaft blockieren.

Das ausgesprochen Gefährliche bei einer CO-Vergiftung ist, dass sie bedingt durch den hohen Anteil physikalisch gelösten Sauerstoffs in der Tiefe erst am Weg zur Oberfläche ab ca. 20-30 m bemerkt werden würde. Allerdings hätte die Zerstörung des Hämoglobins zu diesem Zeitpunkt bereits stattgefunden und der Taucher würde bei einem weiteren Aufstieg an einer Hypoxie sterben. Ein weiteres, hauptsächlich in Zusammenhang mit der Verwendung von Kreislaufgeräten stehendes Problem ist die Hyperkapnie. Man versteht darunter einen erhöhten Kohlenstoffdioxidspiegel im Blut. Meistens durch ein Versagen des CO2-Absorbers des Kreislaufgerätes hervorgerufen, führt ein Anstieg des CO2-Gehaltes im Atemgas zu einer Übersäuerung des Blutes und in weiterer Folge zu Bewusstseinsstörungen. Der vielleicht kritischste Zusammenhang ist allerdings die erhöhte Anfälligkeit für eine Sauerstoffvergiftung. Abschließend wäre noch die Hypoxie zu erwähnen, die sowohl beim Tauchen mit offenem als auch mit geschlossenem System eine Rolle spielt. Es kommt dabei, bedingt durch einen sinkenden Umgebungsdruck (beim Auftauchen) oder durch einen Bedienungsfehler bzw. einer technischen Fehlfunktion des Kreislaufgerätes, zu einer Sauerstoffunterversorgung. Dies ist im Allgemeinen bei Sauerstoffpartialdruck-Werten von unter 0,16 bar der Fall. Die Hypoxie führt unter Umständen ohne Vorwarnung zur Bewusstlosigkeit.

Training

Technisches Tieftauchen fordert den Athleten in vielerlei Hinsicht Höchstleistungen ab. Die psychischen und physischen Belastungen sind extrem hoch, die Fehlertoleranz ist gleich null und die Reaktionsspielräume sind eng. Ein spezielles Training hilft diesen Anforderungen, so gut wie möglich, gewachsen zu sein. Sämtliche denkbare Probleme und Notfälle werden wieder und wieder unter gesicherten Bedingungen trainiert, bis sie in Fleisch und Blut übergegangen sind. Ähnlich einem Simulatortraining für Flugzeugpiloten, verwenden auch wir eigens präparierte Kreislaufgeräte die es uns ermöglichen verschiedene Problemstellungen und Fehlfunktionen durchzuspielen.

Dekompressionsverfahren

Die Dekompressionsforschung konnte in den letzten Jahren große Fortschritte im Bereich des Sporttauchens erzielen und hat und uns auch viele neue Erkenntnisse über die physiologischen Vorgänge im Bereich des Technischem Tauchens gebracht. Dennoch ist unser Wissen über die Dekompressions-Anforderungen im Tec-Tauchen sehr begrenzt. Aus dem Sporttauchen bzw. dem militärischen und kommerziellen Tauchen entliehene und adaptierte Tauchtabellen sind von geringer Validität und haben allesamt Experimentalcharakter. Wer jenseits der 100 m tauchen will, kommt nicht umher seine eigenen Dekompressionsfaktoren herauszufinden. Selbstverständlich muss dabei sehr vorsichtig an dieses komplexe Thema herangegangen werden. Eine ernsthafte Dekompressions-Symptomatik unter Wasser stellt meistens ein nicht mehr zu korrigierendes Problem dar und ist neben unzureichender Gasversorgung eine der häufigsten Unfallursachen. Eine ausgeklügelte Dekompressionstaktik ist der Schlüssel zu einer adäquaten Dekompression bei einer akzeptablen Dauer unter Wasser. Im Tauchgangsplan (unten) ist zu erkennen, dass selbst unter geschicktem Einsatz unterschiedlichster Spezialgase die Mindest-Dekompressionsdauer eines 350-m-Tauchgangs kaum sinnvoll unter 400 Minuten zu absolvieren ist.

Risikomanagement

Umfassendes Risikomanagement ist von zentraler Bedeutung. Neben der grundsätzlichen Forderung im Technischen Tauchen nach einfacher, teilweise auch zwei- oder mehrfacher Ausrüstungsredundanz, ist es beim Einsatz von komplexen Kreislaufgeräten notwendig tief greifende Fehleranalysen anzustellen. Die Ergebnisse dieser Analysen sind von großem Wert in der Entwicklung von Notfallstrategien. Tauchgänge jenseits der 100 m sind in aller Regel nicht mehr ohne Sicherungs- bzw. Supporttaucher machbar. Ihnen kommt eine wichtige Aufgabe bei der Absicherung extremer Tauchgänge zu. Obgleich meistens „nur“ in moderaten Tiefen (bis 40 m) eingesetzt, sind sie im Falle eines Problems, z. B. mit den Dekompressionsgasen, von unschätzbarem Wert. Generell ist eine lückenlose Planung der Rettungskette bis in die nächste Dekompressionskammer mit intensivmedizinischer Versorgung mitunter eine große Herausforderung. Im Gegensatz zu allen bisherigen Tieftauchversuchen, die alle von Einzelpersonen durchgeführt wurden, setzen wir auf 3-er Teams. Nicht zuletzt wegen der Bail-out-Logistik, welche ein 3-er Team beim Einsatz von Kreislaufgeräten nahelegt, sind wir überzeugt vom Team-Konzept.

Tauchgangsprofil

Grafische Darstellung eines Mischgas-CCR-Tauchgangs. Die Maximaltiefe ist 350 m, die Tauchgangsdauer 7 Stunden (419 min). Das Dekompressionsprofil weist insgesamt 67 Dekompressionsstopps auf, beginnend in einer Tiefe von 231 m. Die Ordinatenachse zeigt die Tiefe in Meter, die Abszissenachse die Zeit in Minuten. Hier ist sehr gut zu erkennen, dass der Abstieg bis auf 350 m nach bereits 8 Minuten abgeschlossen ist, der Aufstieg und die Rückkehr zur Oberfläche, bedingt durch die hohen Dekompressionsverpflichtungen, jedoch 411 Minuten dauert.

CCR – Tauchgang (350m / 8′ RT: 419′) – Partialdruck-Kurven (O2/He/N2) der jeweiligen Atemgasgemische. Diluent: TMx[O2/He/(N2)] 3/89/(8), 3/81/(16), 3/70/(27), 13/50/(37),18/00/(82), 21/00/(79), Setpoint 1,2-1,6; Model: VPM-B +2.
CCR – Tauchgangsprofil (350m / 8′ RT: 419′)

 * Am 26. März 2012 gelang James Cameron mit der Deepsea Challenger, einem 7,3 m hohen Tiefsee-U-Boot, das gebaut wurde um zum tiefsten Punkt der Meere zu tauchen, der zweite bemannte Tauchgang und gleichzeitig der erste Solo-Tauchgang zum Challengertief, in eine Tiefe von 10.908 m