Die Cheops-Pyramide ist mit einer Höhe von 139 Metern die größte der drei Pyramiden von Gizeh und gehört zu den ältesten Bauwerken der Welt. Und doch gibt dieses vor 4500 Jahren erbaute architektonische Meisterwerk noch Rätsel auf. Christian Große, Professor für Zerstörungsfreie Prüfung an der Technischen Universität München (TUM), hat in Zusammenarbeit mit der Universität Kairo an der Cheops-Pyramide umfangreiche Messungen durchgeführt. Im Interview sagt er, worauf es bei den Messungen ankam, welche Hürden überwunden werden mussten und welche Fragen mit den Ergebnissen beantwortet werden können.

(+) plus: Sie konnten im Rahmen Ihrer Forschung in Bereiche des Bauwerks vordringen, die sonst für die Öffentlichkeit verschlossen sind, um Messungen vorzunehmen. Was genau wurde gemessen? Was ist das Ziel des Projekts?

Christian Große: Unsere Messungen folgen dem ScanPyramids-Projekt, bei dem sogenannte Myonen-Anomalien festgestellt wurden, also Dichteunterschiede im Bauwerk. Diese Anomalien wurden mithilfe von Detektionsgeräten sichtbar. Eine Änderung der Dichte innerhalb der Struktur kann ein Hinweis auf verborgene Strukturen sein. Unabhängig davon sollen unsere Messungen dazu beitragen, die Baugeschichte der Cheops-Pyramide und den inneren Aufbau besser zu verstehen.

Ziel unseres Forschungsaufenthalts war, mit modernen Geräten aufzuklären, wie die alten Ägypter die Pyramiden gebaut haben. Was sind die Blockmächtigkeiten? Was sind die Größenordnungen zwischen den Fugen der einzelnen Steine?

(+) plus: Wie genau wurden die Messungen durchgeführt?

Große: Zuerst führten wir numerische Simulationen durch – mit all den verfügbaren Daten zur Pyramide, also geometrische Daten und Materialdaten. Auf dieser Basis wählten wir die besten zerstörungsfreien Prüftechniken aus, die man hier einsetzen kann. Wir überlegten, wo man Sensoren hinsetzen muss und was die geeigneten Parameter für die Messung sind – zum Beispiel Frequenzen und Wellenlängen –, damit man die interessantesten Bereiche optimal zerstörungsfrei untersuchen kann. Nach diesen Vorüberlegungen haben wir die Messmethoden ausgewählt.

Dazu zählten neben drei unterschiedlichen Radarverfahren auch die Ultraschalltechnik und die elektrische Widerstandstomografie. Alle diese Verfahren liefern komplementäre Daten, die im Rahmen einer Datenfusion miteinander verglichen werden können. Ein vergleichbares Konzept, verschiedene Messtechniken auf Basis von Simulationen parallel anzuwenden, ist in der Pyramide so noch nicht getes­tet worden.

(+) plus: Wie können die Daten der verschiedenen Messmethoden dann verglichen werden?

Große: Um die Messprofile miteinander vergleichbar zu machen, mussten wir unsere Messpunkte zunächst geodätisch einmessen. Dazu braucht man auch gute Modelle. Die meisten Messpunkte waren ja in der Pyramide und nicht außerhalb. Wir hatten dabei sehr gute Unterstützung durch die ägyptischen Kollegen unter der Leitung von Prof. Hany Helal von der Universität Kairo. Mit ihren geodätischen Messtrupps haben sie diese Messpunkte eingemessen. Außerdem konnten wir auf sehr viel Literatur, auch auf Bildmaterial des Inneren der Pyramide, aufsetzen. In diese existierenden Pläne haben wir unsere Messprofile eingezeichnet.

Ein bisschen schwierig war, dass wir keine Markierungen an der Struktur, also an den Wänden machen durften – anders als wir das sonst im Bauwesen machen. Aber wir hatten auch hier in Deutschland an vergleichbaren Objekten Techniken erprobt, um das Einmessen kontaktfrei und ohne Markierungen hinzubekommen und haben das auf der Basis von Kreuzlinienlaser sehr gut hinbekommen. Bei der Kreuzlinienlasertechnik werden Laserlinien an ein Objekt heranprojiziert. Das funktioniert besonders gut, wenn es dunkel ist – und das ist es eben in der Pyramide.

(+) plus: Was haben Sie konkret untersucht?

Große: Wir haben in den drei Hauptkammern der Pyramide Messungen durchgeführt: in der Felsenkammer, die sich im gewachsenen Fels unter der Pyramide befindet, in der Königinnenkammer etwas höher im Kernmauerwerk und in der öffentlich zugänglichen Königskammer, in der sich der Sarkophag befindet, in dem König Cheops bestattet worden sein soll. Außerdem haben wir in dem sehr langen und nur einen Meter hohen Gangsystem sowie im Eingangsbereich zur Pyramide gemessen.

Natürlich haben wir vor allem in verborgenen Bereichen unsere Messungen gemacht, aber auch in bekannten Bereichen, um unsere Messtechniken zu validieren Das ist ganz wichtig, dass man Zutrauen schafft zu der Messtechnik, die man verwendet. Die Techniken sind komplementär hinsichtlich der Parameter Eindringtiefe und Auflösungsvermögen.

Man will einerseits tief reinschauen und andererseits eine hohe Auflösung. Wir haben bei jedem Gerät bestimmte Eindringtiefen und können bei Messungen in den vorhandenen Gängen und Räumen unterschiedlich tief in die Struktur »hineinblicken«. Unsere Techniken scannen die Struktur ab. Dabei fahren wir mit unseren Geräten entlang einer Linie, entlang der man kontinuierlich die Messungen durchführt – vergleichbar mit seismischen Messungen.

(+) plus: Wie kamen Sie mit den Gegebenheiten in der Pyramide zurecht?

Große: Den Wagen, mit dem die Radartechnik durch die schmalen Gänge geführt wurde, haben meine Doktoranden selbst gebaut. Oft sind in so einem Projekt auch unkonventionelle Lösungen gefragt. In Ägypten ging einmal ein Messgerät kaputt. Gott sei Dank sind meine Mitarbeiter in der Lage, so etwas vor Ort zu reparieren. Die Forschungsumgebung ist tatsächlich nicht die beste für Messgeräte, wie wir sie verwenden.

Es ist alles sehr eng und mit Wüstenstaub bedeckt. Man muss sehr robuste Techniken verwenden und trotzdem geht immer mal was kaputt, also braucht man da viel Improvisationstalent. Der Einsatz der Mitarbeiterin und der Mitarbeiter in diesem Projekt war enorm, aber auch von ägyptischer Seite hatten wir viel Unterstützung.

(+) plus:  Gibt es schon erste Erkenntnisse aus Ihrem Forschungsaufenthalt?

Große: Wir haben Daten ausgezeichneter Qualität aufgenommen und ich bin mir sicher, dass wir eine Reihe neuer Informationen liefern können. Nun müssen die Daten aber erst einmal gemeinsam mit den ägyptischen Kollegen ausgewertet werden.

Die Interpretation der Daten kann unser Lehrstuhl nicht alleine vornehmen. Dazu bedarf es interdisziplinärer Expertise aus der Archäologie, Ägyptologie, aber auch aus dem Bereich Sensorik und Datenanalyse. Zudem planen wir, neue Auswertetechniken aus den Bereichen Datenfusion und maschinelles Lernen einzusetzen, um Bauwerkskomponenten besser identifizieren zu können. Es wird also noch einige Zeit dauern, bis wir die Ergebnisse veröffentlichen können – und vielleicht bekommen wir ja noch einmal die Gelegenheit zu weiteren Messungen.

Die Cheops-Pyramide

Die Cheops-Pyramide ist die älteste und größte der drei Pyramiden von Gizeh und wird deshalb auch als »Große Pyramide« bezeichnet. Sie ist die höchste Pyramide der Welt und wurde als Grabmal für den ägyptischen Pharao Cheops errichtet, der während der 4. Dynastie im Alten Reich vermutlich im Zeitraum 2620 bis 2580 v. Chr. regierte. Die Cheops-Pyramide ist eines der Sieben Weltwunder der Antike und gemeinsam mit den benachbarten Pyramiden der Pharaonen Chephren und Mykerinos das einzige »Weltwunder«, das bis in die Gegenwart erhalten geblieben ist.