Das Projekt RoMo (Raw Materials Mongolia) hatte zum Ziel zu untersuchen, wie das kürzlich entwickelte multisensorische Ultraleicht-Flugzeugsystem der Professur für die Exploration mineralischer Rohstoffe in der Mongolei eingesetzt werden kann. Der Schwerpunkt lag auf der praktischen Nutzung hochauflösender magnetischer und radiometrischer Daten, die mit einem Ultraleichtflugzeug erfasst wurden, unter Berücksichtigung der spezifischen geologischen Gegebenheiten, der großen Distanzen sowie der häufig schwierigen klimatischen Bedingungen des Landes.

Das Projekt wurde im Rahmen der 2011 unterzeichneten Deutsch-Mongolischen Rohstoffpartnerschaft initiiert. Eine der zentralen Herausforderungen in der Mongolei ist die enorme Ausdehnung des Territoriums sowie die eingeschränkte Zugänglichkeit vieler Regionen, was detaillierte bodengebundene Untersuchungen im regionalen Maßstab erschwert. Vor diesem Hintergrund bieten luftgestützte Methoden die Möglichkeit, kontinuierliche Untergrundinformationen über große Flächen zu gewinnen. RoMo wurde daher nicht nur als Forschungsprojekt konzipiert, sondern zugleich als Langzeittest eines an der BTU Cottbus–Senftenberg entwickelten luftgestützten Messkonzepts, basierend auf einem Ultraleichtflugzeug und einer modularen Sensorplattform.

Nach der ersten Projektphase (RoMo I, 2018–2019), die sich auf Systemtests und erste Untersuchungsgebiete konzentrierte, wurde das Projekt als RoMo II im Zeitraum 2020–2023 im Rahmen des Programms „Deutsch-Mongolische Hochschule Phase III“ fortgeführt. In dieser zweiten Phase verlagerte sich der Schwerpunkt stärker auf Capacity Building und akademische Kooperation, während gleichzeitig die luftgestützten Untersuchungen auf weitere Regionen ausgedehnt wurden. Ein wichtiges Ziel bestand darin, die Rolle des German-Mongolian Institute for Resources and Technology (GMIT) als zentrale Institution für angewandte Rohstoffexploration in der Mongolei zu stärken.

Die luftgestützten Messungen wurden mit dem multisensorischen Airborne-Untersuchungssystem der Professur durchgeführt (Details siehe Kapitel „Development of a multi-sensor airborne investigation system“). Zum Einsatz kam ein modifiziertes Ultraleichtflugzeug des Typs Pipistrel Virus SW, das vollständig aus kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoffen gefertigt ist, um magnetische Störeinflüsse möglichst gering zu halten. Die Plattform war mit zwei GEM K-GSMP-35 Magnetometern, einem Medusa 4-Liter-CsI-Gammaspektrometer sowie einem VLF-EM-Empfänger ausgestattet. Navigation und Höhenkontrolle erfolgten mittels GPS sowie Radar- und Laser-Höhenmessern. Aufgrund der geringen Überziehgeschwindigkeit des Flugzeugs war es möglich, langsam zu fliegen und dem Gelände mit einer nahezu konstanten Bodenfreiheit von etwa 100 m zu folgen, was sich als entscheidend für eine gleichbleibend hohe Datenqualität erwies.

Während RoMo I und II wurden luftgestützte Messkampagnen in den Gebieten Mandalgobi, Bayanhongor und Janchivlan in der Zentralmongolei durchgeführt. Insgesamt wurden etwa 1.856 Linienkilometer in RoMo I und 2.263 Linienkilometer in RoMo II erflogen, was in Summe mehr als 4.100 Linienkilometer ergibt. Die magnetischen Daten zeigten Strukturen, die in bestehenden geologischen Karten nicht erkennbar waren, während die radiometrischen Ergebnisse zur besseren Abgrenzung lithologischer Variationen beitrugen.

In der zweiten Phase, RoMo II, wurden die Untersuchungen auf weitere Teile der Zentralmongolei ausgeweitet, darunter Gebiete in der Gobi-Region, im Hangai-Gebirge sowie insbesondere im Großraum Ulaanbaatar. Insgesamt wurden mehr als 2.200 zusätzliche Linienkilometer erflogen. Für jedes Untersuchungsgebiet wurden verschiedene Potenzialfeldkarten erstellt und gemeinsam mit mongolischen Behörden sowie akademischen Partnern diskutiert.

Ein wesentlicher Bestandteil der späteren Projektphase war der sichere Rücktransport des D-MTUC-Systems von der Mongolei nach Deutschland im Jahr 2023. Aufgrund der geopolitischen Situation und des Krieges in der Ukraine musste eine alternative Route über China gewählt werden, wobei Schienen-, See- und Straßentransport kombiniert wurden. Nach der Rückkehr zum Heimatstandort in Welzow wurde das System überprüft, bei Bedarf repariert und teilweise neu kalibriert. Parallel dazu wurde die akademische Zusammenarbeit durch Personalaustausch, Schulungsmaßnahmen an der BTU, die Organisation von DAAD-Sommerschulen sowie die Betreuung studentischer Arbeiten auf Grundlage der identifizierten Anomalien fortgeführt.

RoMo wurde gemeinsam von der BTU Cottbus–Senftenberg, dem German-Mongolian Institute for Resources and Technology (GMIT) sowie der Mineral Resources and Petroleum Authority of Mongolia (MRPAM) durchgeführt. Die Finanzierung erfolgte durch das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) über GIZ und DAAD. Technische Unterstützung wurde durch GeoDuster und GeoIntrepid geleistet. Die in beiden Projektphasen gewonnenen Erfahrungen bilden die Grundlage für die Weiterentwicklung des luftgestützten Systems sowie für zukünftige Anwendungen in der Rohstoffexploration ebenso wie in Umwelt- und Grundwasserstudien.

Die Entwicklung des luftgestützten Multisensorsystems an der Professur für Rohstoff- und Ressourcenwirtschaft begann im Jahr 2012. Die Hauptmotivation bestand in dem Bedarf an einer kostengünstigen und flexiblen luftgestützten Plattform, die in der Lage ist, qualitativ hochwertige geophysikalische Daten für die Rohstoffexploration, die geologische Kartierung sowie für Umweltuntersuchungen zu erfassen, insbesondere in Gebieten, in denen bodengebundene Messungen nur eingeschränkt oder schwer durchführbar sind.

Nach der Evaluierung verschiedener Trägerplattformen wurde ein Ultraleichtflugzeug mit Starrflügel ausgewählt. Die VIRUS SW 100, ein vollständig aus Verbundwerkstoffen gefertigtes Flugzeug des Herstellers Pipistrel, wurde aufgrund ihres geringen magnetischen Eigenrauschens, ihrer guten Flugstabilität, ihrer niedrigen Mindestfluggeschwindigkeit sowie ihrer günstigen Betriebskosten ausgewählt. Ein wesentlicher Aspekt der Entwicklung war, dass das Flugzeug bereits während des Baus in enger Zusammenarbeit mit dem Hersteller modifiziert wurde, sodass es gezielt als Plattform für geophysikalische Messungen ausgelegt werden konnte.

Es wurden mehrere strukturelle und technische Modifikationen umgesetzt, darunter Verstärkungen für Sensorinstallationen an den Flügelspitzen, unter den Tragflächen sowie am Leitwerk, spezielle Befestigungspunkte im Rumpf für geophysikalische Instrumente, eine optimierte Kabelführung sowie eine rauscharme Stromversorgung. Das System wurde als modulare Plattform konzipiert, die je nach Messziel unterschiedliche Sensorkonfigurationen ermöglicht. An dieser Stelle ist die Sensorenausstattung hervorzuheben.

Nach dem Zusammenbau wurde das luftgestützte System im Rahmen spezieller Testflüge erprobt und validiert. R. Wackerle von Intrepid, Namibia, stellte fest: Das Flugzeug kann als vollständig „entmagnetisiert“ betrachtet werden, was zu magnetischen Störpegeln deutlich unter dem Industriestandard führt. Die magnetische Kompensation erfolgt in Echtzeit durch das DAS (ICCS) und funktionierte während der Testbefliegung zuverlässig. Der verbleibende Heading-Effekt nach der Kompensation liegt innerhalb des Industriestandards.

Das radiometrische Datenerfassungssystem zeichnet intern 1024 Kanäle im Energiebereich von 0 bis 3 MeV auf, gibt jedoch ein Rohspektrum mit 256 Kanälen an das DAS aus. Die Energiekalibrierung erfolgt im Post-Processing mit der Software Gamman von Medusa Systems und führt zu sehr stabilen Peak-Positionen. Die Auflösung des Thorium-Peaks entspricht dem Industriestandard. Das geringe Volumen des Szintillationskristalls führt im Vergleich zu standardmäßigen 32-Liter-NaI-Kristallen zu einem höheren statistischen Rauschen.

Die vollständige spektrale Verarbeitung der aufgezeichneten Daten mittels einer auf Monte-Carlo-Simulation basierenden spektralen Modellierungstechnik liefert jedoch Ergebnisse, die gut mit denen von (deutlich schwereren) 16-Liter-Kristallen vergleichbar sind: Die energiekalibrierten Spektren werden um Flugzeug- und kosmischen Hintergrund korrigiert und auf HSTP reduziert. Anschließend werden die Spektren unter Verwendung im Labor abgeleiteter Standardspektren für die jeweils relevanten Radioelemente (einschließlich Radon) unter Nutzung der vollständigen spektralen Information modelliert, woraus schließlich die bodennahen Konzentrationen der Radioelemente bestimmt werden.