Es ist ein stürmischer Herbsttag draußen in der Ostsee, 22 Kilometer vor der polnischen Küste. Die Wasseroberfläche ist aufgewühlt, unter ihr, in 40 Metern Tiefe, ist eine Tauchdrohne der russischen Marine unterwegs. Ziel und Auftrag des unbemannten Mini-U-Boots sind geheim. Seine Position ist es längst nicht mehr: In Rostock, im NATO-Hauptquartier „CTF Baltic“, hat man die Drohne bereits auf dem Schirm. Sogar ihre Bauart und Ausstattung hat man identifiziert – und das alles mit Infrastruktur, die eigentlich nicht für die militärische Aufklärung gedacht war.
Das ist ein fiktives Szenario, aber eines, an dem Rüstungsindustrie und Militär durchaus arbeiten. Denn die Ostsee ist durchzogen von Datenkabeln. Neben ihrem eigentlichen Zweck – Internetdaten zu übertragen – haben sie einen zweiten, überraschenden Nutzen: Die Glasfaserstränge können als Sensoren fungieren für das, was in ihrer Umgebung passiert. Der Wissenschaft öffnen sie ein Fenster in die Tiefsee, für das Militär sind sie ein Instrument der Überwachung. Beides lässt sich kaum voneinander trennen.
„Interrogatoren“ protokollieren jede Schwingung im Meer
Das Verfahren nennt sich „Distributed Acoustic Sensing“, kurz DAS. Es beruht darauf, dass schon leichte Temperatur- und Druckschwankungen oder seismische und akustische Vibrationen verändern, wie das Licht sich in den Glasfasern ausbreitet und teilweise zurückgestreut wird. An einigen Knotenpunkten am Ende der Kabelstrecken stecken inzwischen unscheinbare Metallboxen in den Serverschränken. Es handelt sich um sogenannte Interrogatoren. Minutiös detektieren sie die Veränderungen der Lichtsignale und protokollieren sie.
Für Wissenschaftler am GFZ, dem Helmholtz-Zentrum für Geoforschung in Potsdam, ist DAS bewährte Routine. Sie experimentieren bereits mit einer leistungsfähigeren Variante der Glasfaserkabel-Sensorik. Bei den sogenannten SMART-Kabeln, kurz für „Science Monitoring and Reliable Telecommunications“ (Wissenschaftliche Überwachung und zuverlässige Telekommunikation), ist nicht die Glasfaser selbst das Messinstrument. Stattdessen reihen sich alle 20 bis 30 Kilometer spezielle Sensoren für Druck, Temperatur und Bewegung entlang dem Kabelstrang.
Bisher nur Überwachung in Küstennähe
Die SMART-Kabel liefern genauere Daten als das DAS-Verfahren. Zudem überwinden sie dessen prinzipielle Schwäche: Die Analyse der Lichtsignale funktioniert bei DAS normalerweise nur bis zum ersten Repeater, dem von der Messstelle aus gesehen ersten Signalverstärker am Kabelstrang in etwa 60 bis 100 Kilometern Entfernung. Für die Erforschung und Überwachung von Küstengewässern oder eng von Land umschlossenen Gewässern wie der Ostsee reicht das. Charlotte Krawczyk aber will in tieferen Ozeanbereichen forschen. „Die sind nämlich völlig unterbeleuchtet“, sagt die Direktorin der Abteilung Geophysik am GFZ. Dabei wären dort kontinuierliche Messungen wichtig, um etwa Daten für Klima- oder Strömungsmodelle zu sammeln.
Das mit 30 Millionen Euro geförderte Forschungsprojekt „SAFAtor“ soll diese Lücke schließen. Krawczyk und ihre Kollegen erproben gerade SMART-Sensoren in mehreren geophysikalisch und seismologisch interessanten Gebieten: vor Sizilien, vor Istanbul und an der Küste Chiles.
Doch im Vergleich zum DAS haben die SMART-Sensoren einen Nachteil: Sie lassen sich nicht an vorhandenen Glasfaserkabeln nachrüsten. Die Technologie ist somit nur dort eine Option, wo Kabel neu verlegt werden. Genau das steht aber nun bei einigen älteren Kabelstrecken an, sagt Krawczyk. „Den Moment, wo die Telekommunikationskabel-Betreiber ihre Pläne machen, wie sie Kabel ersetzen, wie sie vielleicht auch Strecken, die noch fehlen, ergänzen, müssen wir nutzen.“ Die Idee der Forscher: Sie wollen sich in ein kommerzielles Projekt einklinken und das ohnehin vorgesehene Kabel mit Forschungsgeldern zur SMART-Version aufrüsten.
Unterseedrohnen mit Sabotageauftrag erkennen
Aus der sicherheitspolitischen, militärischen Bedeutung von Glasfaserkabel-Sensorik wiederum macht Jürgen Scraback kein Geheimnis. Er leitet die Abteilung „Maritime Domäne“ bei der Europäischen Verteidigungsagentur EDA. Datengewinnung mittels DAS sei ein Thema, mit dem sich die Agentur ständig beschäftige. Und auch die leistungsfähigere Variante interessiert die Militärs. „Wir arbeiten sehr stark an diesen SMART-Cables“, erklärt Scraback. Im Rahmen des Projekts „Critical Seabed Infrastructure Protection“ plane die Agentur im November eine Demonstrationsveranstaltung. Dort würden Industriekonsortien vertreten sein, die SMART-Cables nutzen. „Die werden darstellen, wie man damit kritische Infrastruktur schützen kann“, sagt Scraback.
Im Klartext geht es um die Erkennung und Überwachung von Unterseedrohnen mit Sabotageauftrag, ähnlich der im eingangs erwähnten fiktiven Szenario. Oder um die Erkennung von Schiffen, die mit ihren Ankern heimlich Kommunikationskabel oder Pipelines durchtrennen sollen. Scraback ist als Offizier und Mann der Praxis bei der Bewertung der Technologie zurückhaltend: „Solange ich es nicht gesehen habe, glaube ich der Industrie nicht, dass es auch funktioniert.“
Sorge vor Fehlalarmen
Theoretisch ist das Potential der SMART-Technologie immens. So gebe es mittlerweile Sensoren, die Sprengstoffe unter Wasser detektieren könnten, sagt Scraback. Aber in der Praxis sind noch Hürden zu bewältigen. Die Sensorverfahren produzieren riesige Datenmengen. Der Großteil davon ist Rauschen. Die spannenden Signale lassen sich mittels Künstlicher Intelligenz herausdestillieren. Doch diese KI muss aufwendig trainiert werden. Danach brauchte man auch für den Betrieb Rechenkapazitäten. Ob der Aufwand dabei in einem sinnvollen Verhältnis zum Nutzen stünde, ist vorerst offen.
„Die Unterwasserwelt ist das Komplexeste, was man sich überhaupt vorstellen kann“, sagt Scraback. Das, was man an einem Ort einem KI-Modell eintrainiert habe, funktioniere am nächsten nicht mehr. Allein die Veränderung des Salzgehalts durch Meeresströmung könne ein Warnsystem durcheinanderbringen. „Ob dadurch keine zig Fehlalarme ausgelöst werden, da sind wir erst mal sehr skeptisch“, sagt er.
Können die Kabel auch Atom-U-Boote lokalisieren?
Skeptisch ist auch Jonas Franken vom Lehrstuhl Wissenschaft und Technik für Frieden und Sicherheit der TU Darmstadt bei dem vielleicht spekulativsten militärischen Aspekt von Sensor-Glasfaserkabeln. Wenn sie irgendwann flächendeckend in den Weltmeeren verlegt wären – könnten sie dann nicht die Position von Atom-U-Booten lokalisieren helfen und somit ein Kernelement im Gleichgewicht der geopolitisch-strategischen gegenseitigen Abschreckung aushebeln? „Da muss man ein bisschen von der Empirie ausgehen“, meint Franken. Er glaube nicht, dass die SMART-Kabel eine große militärische und sicherheitspolitische Rolle einnehmen werden im Vergleich zum Distributed Acoustic Sensing. „Eben weil sie nicht nachgerüstet werden können, sondern neu gebaut werden müssen“, sagt er.
Die sicherheitspolitischen Aspekte beim Distributed Acoustic Sensing hingegen, also die Beobachtung von Wasserverkehr in Küstennähe, seien klarer ersichtlich – gerade jetzt in Zeiten von hybrider Bedrohung, sagt Franken. Zumal die DAS-Technik auch gerade aufgebohrt wird. Der mehrheitlich im französischen Staatsbesitz befindliche Hersteller Alcatel Submarine Networks entwickelt derzeit Systeme, die auch über den ersten Repeater oder sogar noch weitere Repeater auf der Kabelstrecke hinaus „sehen“ und Daten messen können – damit verlängert sich die Reichweite des Verfahrens deutlich.
Interessenkonflikte zwischen Wissenschaftlern und Militärs
Beim EU-geförderten Projekt „Submerse“ arbeiten 24 Partner – darunter auch das GFZ in Potsdam – an der Erforschung von seismischen Signalen und Unterwasserlärm mithilfe von Unterwasserkabeln. Rene Belso vom dänischen Konsortium für digitale Infrastruktur „Deic“ hat 2025 ein White Paper für das Submerse-Projekt verfasst. Es analysiert die permanent mitschwingenden Fragen der nationalen Sicherheit und die Interessenkonflikte zwischen Wissenschaftlern und Militärs.
Der Forschung würde „Open Data“ am besten dienen, also das offene Teilen der Messdaten für wissenschaftliche Zwecke. Militärbehörden hingegen verlangten, sensitive Daten herauszufiltern, aus denen zum Beispiel die Aktivitäten eigener Schiffe oder U-Boote ablesbar wären. „Aber der Geist ist aus der Flasche, und es ist definitiv eine Dual-Use-Technologie“, sagt Belso, also eine Technik, die sowohl zivilen wie auch militärischen Zwecken dienen kann. Das wiederum führe dazu, dass Sensor-Kabelprojekte finanziert werden, für die es bei einem nur rein wissenschaftlichen Interesse keine Fördergelder gegeben hätte. „So etwas passiert auf nationaler Ebene. Ich kann das für Dänemark und Norwegen bestätigen, und wahrscheinlich gibt es auch in Schweden Kooperationen mit dem Militär“, sagt Belso.
Forscher müssen ihre Daten unter Verschluss halten
Das ist eine unter Umständen heikle Konstellation, denn wenn ein mit Sensoren ausgestattetes Glasfaserkabel Dual-Use-Charakter hat, dann könnte im Falle einer militärischen Auseinandersetzung ein völkerrechtlich legitimes Angriffsziel sein. Darauf weisen sowohl Jonas Franken von der TU Darmstadt als auch Jürgen Scroback von der EDA hin. Die Frage ist nur: Würde denn ein nachweislich nur zu Kommunikationszwecken dienendes Kabel irgendeinen Schutzstatus genießen? Und würden sich Kombattanten daran halten? Für Rene Belso jedenfalls macht smart oder nicht smart hier keinen Unterschied: „Es wäre ein Angriffsziel, wie jede kritische Infrastruktur.“
Beim SAFAtor-Forschungsprojekt steht die zentrale Entscheidung noch bevor: Wo soll die geplante Smart-Teststrecke durch die Tiefsee verlaufen? „Wir suchen natürlich, auch wenn es ein Infrastrukturprojekt ist, möglichst Orte, wo wir auch wissenschaftlich spannende Dinge tun können“, sagt Charlotte Krawczyk. Aber mit der Auswahl der Strecke ist es nicht getan. Es kommen noch die Firmen ins Spiel, die die Kabel legen und betreiben. „Wir müssen erst mal Vertrauen aufbauen, weil wir nicht in die Infrastruktur und deren Performance eingreifen wollen und dürfen“, sagt Krawczyk. Die Forschung müsse praktisch Huckepack mit dem kommerziellen Betrieb mitlaufen. „Und das ist nicht unbedingt trivial.“ Vor dem Praxistest müsste erst ein Datenstandard entwickeln werden, um mit der zu erwartenden Datenflut umzugehen und die Daten für Forscher weltweit einheitlich interpretierbar zu machen.
Und natürlich kennen auch Krawczyk und ihre Kollegen den Dual-Use-Charakter ihres Forschungsgebiets. Sie haben bei den gemeinsamen Entwicklungsarbeiten mit Sensorherstellern Geheimhaltungsklauseln unterzeichnet und die Anforderung akzeptiert, Daten gegebenenfalls in verringerter Auflösung oder erst nach einer Frist zu publizieren. An der wissenschaftlichen Grundhaltung ihrer Arbeit würde das nichts ändern. Zwar sagt Krawczyk: „Es wird bestimmt mit der Wissenschaft etwas machen, wenn nicht alles komplett frei ist.“ Aber für andere Datensätze oder andere Wissenschaftszweige gelte das auch schon. Das Versprechen der Kabelsensorik ist, bislang kaum erschlossene Teile der Ozeane wissenschaftlich zugänglich zu machen. Die strengen Regeln sind eben der Preis, den die Forscher zahlen müssen, um zumindest einige der Datenlücken in den Weiten der Weltmeere zu füllen.
