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Technik Heiße Nase

Tiefer als je zuvor, bis zur glühendheißen Magmaschicht, wollen US-Forscher ins Erdinnere vorstoßen -- mit einem neuartigen Bohrer, der sich durchs Gestein schmilzt.
aus DER SPIEGEL 15/1972

Antipoden -- so erklären es die Geographielehrer -- sind die »Gegenfüßler": jene Menschen, die man am Ende eines Loches durch die Erde anträfe. Nur -- wie läßt sich ein 12 700 Kilometer tiefes Loch durch die Erde bohren?

Auf eine »Reise zum Mittelpunkt der Erde« machten sich bislang nur die Jules-Verne-Helden Professor Otto Lidenbrock und sein Neffe Axel: Sie stiegen in den Vulkankrater des isländischen Snoeffelsjökull und wurden nach über achtwöchiger Odyssee durch den Untergrund mit der Lava aus dem Stromboli wieder ausgespien.

Amerikanische Forscher wollen nun tatsächlich in die Erdkruste eindringen, immerhin tiefer als je zuvor: mit Hilfe eines neuartigen Bohrgeräts, das buchstäblich Steine zum Erweichen bringt -- mittels Hitze.

Der Hitzebohrer, in anderthalbjähriger Arbeit von Wissenschaftlern des US-Atomforschungslabors in Los Alamos (US-Staat New Mexico) entwickelt, trägt die Bezeichnung »Subterrene« und ist mit herkömmlichen Bohrgeräten, die das Bohrloch spanen oder schlagen, nicht vergleichbar.

Bei der ersten Demonstration der Apparatur bohrte sich ein Versuchsmodell des »Subterrene« nahezu geräuschlos durch knapp vier Meter dicke Gesteinsblöcke. Überraschender noch: Anders als bei herkömmlichen Bohrverfahren trat am Gesteinsloch (Durchmesser: fünf Zentimeter) keine Bohrmasse aus.

Schon Mitte dieses Jahres wollen die US-Techniker eine größere Version des »Subterrene« erproben. Damit soll dann ein Loch mit einem Durchmesser von zehn Zentimetern etwa 350 Meter tief in den Tuffsteinfels bei Los Alamos gebohrt werden.

Die Bauart des »Subterrene« ist vergleichsweise einfach. Die Spitze des Bohrgeräts ist aus Wolframstahl gefertigt. Sie wird durch ein Heizelement aus Graphit erhitzt. Bei dem jüngst erprobten Fünf-Zentimeter-Bohrer nahm der Heizstab 3000 Watt elektrischer Leistung auf -- das entspricht dem Bedarf eines mittelgroßen Durchlauferhitzers zur Warmwasseraufbereitung.

Die relativ geringe Wattleistung reichte hin, um die Wolframspitze auf etwa 1200 Grad Celsius zu erhitzen. Bei dieser Temperatur aber schmelzen die meisten Gesteinsarten, so beispielsweise auch Granit.

Durch den Druck auf den Bohrer -- bei tiefen, senkrechten Bohrlöchern genügt wahrscheinlich schon das Gewicht des Bohrgestänges -- wird ein Teil des heißen Granitbreis in Spalten und Poren des umgebenden Gesteins gepreßt. Die übrige Gesteinsflüssigkeit quillt am Stahlmantel des Bohrers nach hinten weg. Unmittelbar hinter der heißen Nase des Hitzebohrers befindet sich eine Kühleinheit, die das flüssige Gestein Nieder erhärten läßt. Es erstarrt zu einer glatten und glasartigen Schicht, die das ausgeschmolzene Bohrloch luft- und wasserdicht abschließt.

Etwa anderthalb Zentimeter stark war die glasharte Wand, die der fünf Zentimeter dicke Versuchsbohrer hinterließ. Diese gleichzeitige Verkleidung der Bohrröhre während des Vortriebs eröffnet nach Meinung der Los-Alamos-Wissenschaftler eine Vielzahl möglicher Anwendungen und Kostenersparnis gegenüber traditionellen Verfahren.

So könnten etwa Wasser- und Gasleitungen, Ölpipelines und Dränagen gebohrt werden, ohne daß Röhren verlegt oder die Schächte mit Zement verfestigt werden müßten. Techniker der amerikanischen Bell Laboratories prüfen derzeit, ob sich die Thermalbohrtechnik eignet, Kabelschächte zu bohren, um darin Fernsprechleitungen zu verlegen.

Die Wissenschaftler in Los Alamos denken bereits an größere Projekte. Sie meinen, daß mit Hilfe des »Subterrene«-Hitzebohrers eines Tages U-Bahn-Schächte und Straßentunnel durch den Untergrund geschmolzen werden können. Überdies: Wolframspitze und Bohrmantel könnten so ausgelegt sein, daß Kanäle, Röhren und Schächte in jeder gewünschten Form entstehen, quadratisch oder rund, drei- oder auch fünfeckig.

Bei Bohrschmelzungen mit einem Durchmesser von zwei Metern und mehr könnte es sich freilich erweisen, wie die Los-Alamos-Forscher mutmaßen, daß der »Subterrene« unwirtschaftlich viel Strom verbraucht. Deshalb wollen die Wissenschaftler dafür einen Mini-Atomreaktor konstruieren, dessen Hitze -- statt über die aufheizbare Wolfram-Nase -- direkt das Gestein verflüssigen soll. Geschätzte Entwicklungszeit für den nuklearen Bohrkopf: 10 bis 15 Jahre.

Zu Forschungsvorhaben kann der Thermalbohrer freilich, wie die Techniker meinen, schon eher eingesetzt werden. In seiner jetzigen Auslegung ist der »Subterrene« leistungsfähig genug, einen uralten Geologentraum zu verwirklichen: Er soll die rund 40 Kilometer dicke Erdkruste durchstoßen und dem heißen Magma, das darunterliegt, Proben entnehmen.

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