28.08.2000

OLYMPIAGold aus dem Computer

Stramme Muskeln und mentale Fitness reichen in vielen Sportarten nicht mehr aus. Im Zeitalter der Bits und Bytes entscheiden hoch spezialisierte Wissenschaftler über Sieg oder Niederlage: Manche Athleten heben ihren Biomechaniker oder Materialkundler in den Rang eines Gurus.
Erst wurde der Himmel dunkel über Braunschweig. Dann donnerte es. Und schließlich begann es wie aus Kübeln zu regnen.
Der schmächtige Mann in den hellbraunen Sandalen indes, der im Stadion an der Hamburger Straße in fünf Meter Höhe auf einer Aluminiumleiter stand, ignorierte das Unwetter. Denn Falk Hildebrand, 55, Chef der Abteilung Forschungstechnologie am Leipziger Institut für Angewandte Trainingswissenschaft (IAT), hatte einen dringenden Auftrag.
Am Gerüst des Schutznetzes über der Diskusanlage war eine Videokamera montiert, und nun musste Hildebrand, bevor der Wettkampf losging, noch das Objektiv einstellen - auf einen exakt umrissenen Ausschnitt des Wurfrings.
Die Bilder vom Endkampf der Deutschen Leichtathletik-Meisterschaften entscheiden in vier Wochen womöglich über Gold, Silber oder Bronze. Denn zum letzten Mal vor Beginn der Olympischen Spiele in Australien konnte der Leistungsdiagnostiker Medaillenkandidaten wie den Weltmeister Lars Riedel und den Weltrekordler Jürgen Schult filmen: die Körperhaltung bei der Rotationsbewegung, die Schrittfolge, den Abwurfwinkel.
Zurück im Leipziger Labor, machte sich Hildebrand an die Analyse - und bestimmte mit Hilfe von jahrelang ertüftelter Software "die Kräfte in sämtliche Raumrichtungen", die bei den Würfen freigesetzt wurden. Immerhin verlässt der Diskus die Hand eines Spitzenathleten mit bis zu 90 Stundenkilometern.
Der Einsatz zeigt: Im Zeitalter der Bits und Bytes geht im Spitzensport nichts mehr ohne hoch spezialisierte Theoretiker. Die Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit sind in beinahe allen Disziplinen ausgereizt, über Sieg oder Niederlage entscheiden in den meisten Fällen nur noch Millimeter oder tausendstel Sekunden. Fast zwangsläufig erlangen Datensammler wie Hildebrand bei den Top-Athleten den Ruf von Gurus. Ein Blick auf die Flugbahnanalyse des Computerbildschirms, und der IAT-Mann weiß, wer den Diskus geworfen hat. "Eine Flugkurve", raunt Hildebrand fachmännisch, "ist für mich wie ein Fingerabdruck."
Stramme Muskeln und mentale Fitness allein reichen in den meisten Sportarten nicht mehr zum Sieg. Immer größer wird die Abhängigkeit der Athleten von den Geistesblitzen der Wissenschaftler: Grundlagenforscher, Verfahrenstechniker, Mathematiker, Materialkundler und Feinmechaniker, die - im Verborgenen, versteht sich - grübeln, brüten und testen.
Erst deren Ehrgeiz treibt das Wettrüsten um die Goldmedaillen so richtig auf die Spitze. Denn die Superhirne des Sports verfolgen ein ganz bestimmtes Ziel: menschliche Körper zu jenen Leistungen zu bringen, die digitale Strichmännchen auf den Bildschirmen ihrer Rechner längst vollbracht haben. So mutiert das Motto "Schneller, höher, stärker", das der Adelsmann Pierre de Coubertin für das neuzeitliche Olympia ausgerufen hatte, krasser denn je zur Hightech-Show.
Noch weiter angeheizt wird die Schlacht von den Marktführern der Sportartikelindustrie. Mit enormem Aufwand präsentieren sie immer exotischere Materialien aus ihren Labors - als sei die Welt jedes Mal von neuem, wie bei der ersten Mondlandung, Zeuge eines epochalen Ereignisses.
So stellte der US-Konzern Nike unlängst einen Ganzkörperanzug für Sprinter vor, an dem angeblich drei Jahre lang gebastelt wurde - und in dem die Athleten aussehen wie rasende Roboter.
Der hautenge Einteiler, ließ das Unternehmen wissen, regele mit unterschiedlichen Stoffen an allen Körperpartien die Muskeltemperatur und verringere auf Grund seiner Oberflächenstruktur den Luftwiderstand. Nach Lektüre der cw-Werte und mehreren Testläufen versprach die Nike-Vertragspartnerin Marion Jones, in Sydney Kandidatin für gleich fünf Goldmedaillen, die künstliche Pelle zu tragen.
Für die Top-Stars aus dem eigenen Stall lässt Nike auch schon mal Sonderentwicklungen herstellen. Dem Paradesprinter Michael Johnson fertigten die Konzernstrategen eigens für Sydney einen Rennschuh aus dem Windkanal an - mit nur noch fünf statt der herkömmlichen elf Spikes und gerade mal 138 Gramm schwer. Die Edelschlappen, verkündete Nike-Sprecher Patrick Kammerer triumphierend, "wiegen weniger als Johnsons Goldkette".
Forschung am Schuh - ein weites Feld. Unlängst rühmte sich die University of Calgary, Modelle entwickelt zu haben, die Dauervibrationen beim Laufen dämpften, dadurch den Blutkreislauf stärkten und die Geschwindigkeit von Nervenimpulsen zwischen Gehirn und Muskeln forcierten. Bis zu vier Prozent bessere Ergebnisse prophezeite Benno Nigg, einer der Tüftler vom Human Performance Laboratory der kanadischen Universität - und sah die nächste Zeitenwende gekommen: "Wir werden einige Weltrekorde fallen sehen."
Die Hatz nach Medaillen und Rekorden kennt keinen Stillstand - und wenn nach menschlichem Ermessen doch Stagnation droht, hilft sich die Forscherelite mit Anleihen aus der Tierwelt.
So brachte das britische Unternehmen Speedo einen Schwimmanzug auf den Markt, der als besonderer Coup gefeiert wird. Der Haut des Hais nachempfunden, hat das Textil auf seiner Oberfläche Millionen winziger, schuppenförmiger Erhebungen, die mikroskopisch kleine Wirbel auslösen und damit den Wasserwiderstand mindern sollen. Ein weiterer propagierter Vorteil: Durch den Anzug werde die Muskulatur wie in ein Korsett gepresst, was besonders bei langen Strecken Kraft spare.
Für die PR-trächtige Kreation scheute das Unternehmen keine Kosten. Zur Maßanfertigung erstellte Speedo, wie von dem deutschen Weltrekordschwimmer Mark Warnecke, in einem verspiegelten, abgedunkelten Raum so genannte Body-Scans: dreidimensionale Bilder mittels Lasergerät. Aus dem Körperatlas erfährt der Schneider, wie er das Material bemessen und wo er die Nähte setzen soll. "Maximal drei Prozent Geschwindigkeitsgewinn" garantiere das Hautimitat des Killerfischs, frohlockt Speedo-Präsident Joe Fields.
Experten wie Dieter Kliche hegen daran Zweifel. "Das wären drei Körperlängen auf der 200-Meter-Strecke", so der Biomechaniker vom Olympiastützpunkt Hamburg, "und das ist vollkommen unrealistisch."
Kliche weiß, wovon er spricht. Im Strömungskanal des Dulsberg-Bades, einem 2,1 Millionen Mark teuren Experimentierbecken, hat der Sportwissenschaftler Arm- und Beinschlag von mehr als 70 Weltklasseschwimmern vermessen, in Hunderte von Phasen zerlegt und dann in seinen Computer eingespeist.
Das Know-how, das zu diesem Datenschatz führt, ist freilich pikant. Denn leicht gerät in Vergessenheit, dass das Hamburger Leistungszentrum mit seinem 9 Meter langen, 2,5 Meter breiten und nur 1,3 Meter tiefen Testbassin auch vom Wissen ehemaliger DDR-Fachkräfte profitiert. Wie kein anderes Land zuvor war die Führung des Arbeiter-und-Bauern-Staates versessen auf olympische Goldmedaillen - das Selbstverständnis von der Überlegenheit des sozialistischen Systems verlangte es so. Und um nichts dem Zufall zu überlassen, war ein ganzes Heer von Wissenschaftlern beim Leipziger Forschungsinstitut für Körperkultur und Sport (FKS) darauf angesetzt, Grenzbereiche des Spitzensports auszuloten.
Hüter dieses Erbes, die die Zeit nach der Vereinigung überstanden haben, forschen nun im real existierenden Kapitalismus weiter. Denn die Theoretiker vom Leipziger Institut für Angewandte Trainingswissenschaft, insgesamt rund 80 Mitarbeiter, rekrutieren sich zum größten Teil aus ehemaligen FKS-Angestellten, die vom Bundesinnenministerium mit jährlich rund 8,3 Millionen Mark unterstützt werden.
Nahezu unbeschadet überlebten die Praktiker von der Berliner Forschungs- und Entwicklungsstelle für Sportgeräte (FES) die politische Wende. Der gesamtdeutsche Sport wusste, warum. Denn die alten Kader verbindet geballte Kompetenz. Ob Seitenwände für ein Kajak nach dem Modell von Bienenwaben; ob beim Rudern ein mobiles Datenübertragungssystem zur Kraftmessung am Riemen, an den Dollen oder der Fußplatte; ob ultraleichte Kolben und Schäfte für Sportgewehre - wenn es um Konstruktionsfragen geht, gelten die FES-Spezialisten weltweit als erste Adresse.
Der Ruf der Tüftler gründet sich vor allem auf den Bau von Hightech-Rädern, bei denen jedes Teil extremen Belastungen standhalten muss. Denn Bahnradspezialisten wie Jens Fiedler, Gewinner zweier Goldmedaillen in Barcelona und Atlanta, treten unbändig in die Pedale - für drei, vier Sekunden bis zu 2400 Watt, oder anders: mit mehr als drei Pferdestärken. "Die Kerle reißen einfach alles ab, was nicht niet- und nagelfest ist", sagt FES-Direktor Harald Schaale.
Also hat sich der Chefkonstrukteur etwas ganz Besonderes einfallen lassen. Für den Rahmen eines Bahnsprintrades verwendet Schaale Carbonfaser-verstärkte Kunststoffe - hochgezüchtetes Material, aus dem auch die Sicherheitszellen von Formel-1-Rennwagen gefertigt sind.
Für den aerodynamischen Feinschliff sorgen Luftfahrtingenieure. In einer maroden Halle der Technischen Universität Dresden, zugestellt von Segelflugzeugen, Raumgleitern und Schiffskörpern, steht der Windkanal, den jedes neue Rennrad passieren muss. "Schließlich", führt Ingenieur Schaale an, "macht der Luftwiderstand bis zu 90 Prozent des Gesamtwiderstands aus" - der Rest der Reibungsverluste verteilt sich auf Lager, Kette und Reifen.
Deutschlands prominentestem Radsportler scheint der Sachverstand der FES-Belegschaft zu imponieren. Jan Ullrich ließ die Rennmaschine, mit der er im vergangenen Jahr den WM-Titel im Einzelzeitfahren gewann, von Schaale konstruieren. Auch für Sydney wünschte sich Ullrich eine Anfertigung nach Maß: Rahmen aus Kohlefaser, Felgen und Radkränze aus Titan, Pedale und Schaltung aus Aluminium, 7,5 Kilogramm schwer - und 100 000 Mark teuer.
Zu den Daniel Düsentriebs der olympischen Bewegung zählt auch mancher Biomechaniker. Beim IAT in Leipzig kümmert sich ein Stab ausschließlich um das Wesen der Drehsprünge, die in verschiedenen Sportarten verlangt werden.
Berthold Fricke betreut die Wasserspringer. Mit Anleihen aus der Robotersteuerung errechnete er, wie viele Verrenkungen und Drehungen ein Mensch, der sich aus zehn Metern in die Tiefe fallen lässt, unterwegs schaffen kann. "Ohne Theorie läuft überhaupt nichts mehr", sagt Fricke. Sein Schützling Heiko Meyer erlernte mit Computerhilfe einen dreifachen, gehechteten Rückwärtssalto.
Zuweilen hinterlassen die Simulationsmodelle der Rechner bei Athleten aber auch nichts als Frust. So wandte sich Dimitri Nonin, Deutschlands bester Turner, an die IAT-Experten mit dem Plan, für die Leistungsschau in Sydney eine Weltneuheit einzustudieren: den gestreckten dreifachen Rückwärtssalto vom Reck. Ein mit Sensoren gespicktes Messreck ermittelte bei Nonins Riesenfelgen die Kräfte, die beim Schwungholen für den gewagten Abgang einwirkten. Ein Computer verarbeitete die Zahlen - und gab grünes Licht.
Um Nonin langsam an den riskanten Flug zu gewöhnen, landete er in einer um einen Meter abgesenkten Schaumstoff-Grube. Brav befolgte der Berliner auch die Empfehlung, seine Beine bei den Riesenfelgen peitschenartig nach vorn zu schleudern. Bis zu 18 Zentimeter bog sich die Reckstange bei diesem Gewaltakt durch.
Doch was der Computer als machbar ermittelte, schien Rainer Hanschke, dem Cheftrainer der deutschen Turner, dann doch zu riskant: Er beendete das Experiment. Nonin hätte in jeder Turnphase das Optimum abrufen müssen. Und zwischen 99 Prozent Leistung und 100 Prozent drohte der schmale Grat zwischen Gold und Genickbruch. ANSGAR MERTIN, MICHAEL WULZINGER
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Schneller, höher, stärker Hightech für Sydney 2000
STABHOCHSPRUNG
Radargeräte ermitteln vom Ablauf bis zum Absprung die Anlaufgeschwindigkeit.
RADSPORT
Rahmen aus Kohlefaser-verstärkten Kunststoffen; durch Windkanalmessungen Optimierung des Luftwiderstands.
SPRINT
Ganzkörperanzug; beeinflusst Temperatur der Muskeln, vermindert Luftwiderstand.
GEWICHTHEBEN
Auf Messplatten werden Kräfte dreidimensional erfasst und bestimmt; Videoauswertung ermittelt Hantelbahn.
TURMSPRINGEN
Mit Simulationen aus der Robotersteuerung werden Drehungen beim Fall berechnet.
SEGELN
"Computer Animated Design" ermittelt Form und Gewichtsverteilung für maximales Gleitvermögen.
RUDERN
Mobiles Mess-System im Boot erfasst Kräfte an Riemen, Dollen und Fußplatten.
SCHWIMMEN
Ganzkörperanzug, der Haut des Hais nachempfunden; Schuppenstruktur der Oberfläche verringert Wasserwiderstand.
SCHIESSEN
Hohle Kohlefaserkolben und -schäfte; Schwerpunkt wird mit Gewichten verlagert.
DISKUS
Dreidimensionale Krafterfassung mit Hilfe von Messplatten; Bestimmung von optimalem Abwurfwinkel und Flugkurve.
Von Ansgar Mertin und Michael Wulzinger

DER SPIEGEL 35/2000
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