Forscher verwandeln Kakerlaken in ferngesteuerte Unterwasser-Überlebenskünstler

Vor über zwanzig Jahren startete die US-Militärforschungsbehörde DARPA mit dem HI-MEMS-Programm Versuche an kybernetisch veränderten Insekten. Doch erst jetzt präsentiert ein Forschungsteam der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur eine bahnbrechende Weiterentwicklung: eine ferngesteuerte, mit Infrarotkameras ausgestattete Kakerlake, die dank eines maßgeschneiderten 3D-gedruckten Anzugs bis zu drei Stunden unter Wasser überleben und sich dort bewegen kann.

Von der DARPA-Idee zur Unterwasser-Plattform: Der Weg der Kybernetik-Insekten

Das Team um Professor Hirotaka Sato forscht seit Jahren an der Nutzung lebender Insekten als technische Plattformen für Rettungseinsätze. Bereits 2024 demonstrierten die Wissenschaftler eine Schwarmsteuerung von Kakerlaken, die mit Elektroden ausgestattet waren. Doch die bisherigen Modelle scheiterten an der Herausforderung, die Insekten auch in wasserführenden Umgebungen einzusetzen – ein kritischer Nachteil für Einsätze in überschwemmten Katastrophengebieten.

Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Forscher einen speziellen Anzug, der nicht nur die Atmung der Kakerlaken unter Wasser ermöglicht, sondern auch ihre Bewegungsfähigkeit kaum einschränkt. In Tests erreichten die Tiere im Wasser immer noch eine Geschwindigkeit von etwa 7,84 cm pro Sekunde – nur knapp unter ihrem Landtempo von 8,75 cm/s. Obwohl Kakerlaken nicht schwimmen, können sie sich durch Paddelbewegungen fortbewegen und navigieren selbst in flachen Gewässern problemlos.

Technische Innovation: Wie der 3D-gedruckte Tauchanzug funktioniert

Der Schlüssel zur Unterwasser-Tauglichkeit liegt in einem miniaturisierten Sauerstoffsystem, das direkt an die natürlichen Atemöffnungen – die sogenannten Stigmen – der Kakerlaken angeschlossen ist. Der Anzug enthält einen kleinen Tank mit einer Mischung aus Wasserstoffperoxid und Mangandioxid. Durch eine kontrollierte chemische Reaktion wird dabei kontinuierlich Sauerstoff freigesetzt, der über dünne Schläuche direkt zu den Stigmen geleitet wird.

Diese Lösung vermeidet den Einsatz schwerer, unter Druck stehender Sauerstofftanks, die für ein so kleines Lebewesen unpraktikabel wären. Stattdessen nutzt das System eine effiziente Reaktion, die genau die richtige Menge an Sauerstoff für mehrere Stunden liefert. Die Forscher betonen, dass die Kakerlaken durch diese Methode nicht nur atmen, sondern auch ihre natürlichen Überlebensstrategien voll ausschöpfen können.

Warum Kakerlaken die perfekten Träger für Minitechnologie sind

Kakerlaken gehören zu den robustesten Lebewesen der Erde und bieten einzigartige Vorteile für technische Anwendungen:

• Unempfindliche Physiologie: Sie überleben extreme Bedingungen wie hohe Strahlung, niedrige Sauerstoffkonzentrationen oder sogar den Verlust ihres Kopfes.

• Energieeffizienz: Ihr Stoffwechsel ist so ausgelegt, dass sie wochenlang ohne Nahrung auskommen – ein entscheidender Vorteil für autonome Systeme mit begrenztem Energiebudget.

• Bewegungsfreiheit: Ihre sechs Beine ermöglichen eine agile Fortbewegung auf nahezu jedem Untergrund, oft sogar effizienter als viele kleine Roboter.

• Schnelle Anpassung: Kakerlaken entwickeln Resistenzen gegen Gifte und Schadstoffe und vermehren sich extrem schnell.

Diese Eigenschaften machen sie zu idealen Trägern für Sensoren, Kameras oder andere Miniaturtechnologien, insbesondere in Umgebungen, die für herkömmliche Roboter unzugänglich sind.

Zukunftsvisionen: Von der Katastrophenhilfe bis zum Mars

Die NTU-Forscher haben bereits konkrete Pläne für den Einsatz ihrer Unterwasser-Kakerlaken in Rettungseinsätzen. Schwärme der ferngesteuerten Insekten könnten in überschwemmten Gebieten nach Überlebenden suchen und dabei schwer zugängliche Zonen erkunden. Doch die Vision geht noch weiter: Langfristig sollen die Technologien auch in extremeren Umgebungen eingesetzt werden, etwa bei der Erforschung fremder Planeten wie dem Mars.

Die jüngsten Erfolge zeigen, dass kybernetisch veränderte Insekten nicht nur Science-Fiction sind, sondern realistische Lösungen für technische Herausforderungen bieten. Mit ihrer Fähigkeit, unter Wasser zu operieren, extreme Bedingungen zu überstehen und sich selbst zu versorgen, könnten sie eines Tages zu unverzichtbaren Helfern in unwegsamem Gelände werden. Die Frage ist nicht mehr, ob solche Systeme funktionieren, sondern wie schnell sie in der Praxis eingesetzt werden können.

Ob man jemals eine eigene ferngesteuerte Kakerlake besitzen wird? Für Hobbyforscher gibt es bereits Bausätze auf dem Markt, die mit einer Smartphone-App und Elektroden für die Steuerung ausgestattet sind. Allerdings sollte man sich bewusst sein: Der Umgang mit lebenden Insekten erfordert nicht nur technisches Geschick, sondern auch eine gewisse Abenteuerlust.