Es schwirrt und surrt am Himmel über dem Nationalen Erprobungszentrum für Unbemannte Luftfahrtsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Der ehemalige Regionalflughafen in Cochstedt südwestlich von Magdeburg mit einer 2,5 Kilometer langen Start- und Landebahn ist das Zentrum für Drohnenforschung in Deutschland.
Hier werden Rettungsdrohnen zur Vermisstensuche entwickelt, Algorithmen für Drohnenschwärme programmiert und unbemannte Mini-Helikopter für das World Food Programme der Vereinten Nationen getestet. Die neueste Entwicklung ist eine Riesendrohne, die bis in die Stratosphäre fliegen kann.
Kommunikationsdrohne für Krisengebiete
Die solarbetriebene Drohne "HAP-alpha" mit 27 Metern Spannweite soll einmal in der Lage sein, bis in die untere Stratosphäre, also bis in etwa zwanzig Kilometer Höhe aufzusteigen. Ein möglicher Einsatz-Zweck ist, in Krisengebieten das Kommunikationsnetz aufrechtzuerhalten. Etwa, wenn nach einem schweren Erdbeben oder bei einer Flutkatastrophe im Überschwemmungsgebiet Strom, Mobilfunknetz und Internet ausgefallen sind.
Der große Vorteil: Im Gegensatz zu einem Flugzeug ist die 40 Kilogramm leichte Drohne permanent an unterschiedlichen Orten stationierbar und operiert autonom, ähnlich wie ein Satellit. Doch anders als Satelliten können solche fliegenden Plattformen beliebig oft starten und landen. Das macht die Wartung und das Beladen mit Ausrüstung einfacher und den Einsatz insgesamt wesentlich kostengünstiger.
Suchdrohne mit Megafon und Infrarotkamera
Rund 800.000 registrierte Drohnen-Betreiber gibt es aktuell in Deutschland. Die unbemannten Flugobjekte sind extrem vielfältig und können für die unterschiedlichsten Hilfseinsätze eingesetzt werden. Zum Beispiel als Lasten-Drohne bei der Bergwacht oder von der Feuerwehr, die mit Hilfe von Wärmebildkameras Glutnester aufspüren kann.
Zur Vermisstensuche in schwer zugänglichen Gebieten hat das DLR speziell für den Rettungsdienst eine Drohne entwickelt. "Ich bin eine autonome Such- und Rettungsdrohne und habe unsere Position soeben an das Lagebild der lokalen Einsatzkräfte weitergeleitet", tönt es aus dem Lautsprecher des Quadrokopters.
Ausgerüstet mit Such- und Infrarotkamera und einem Megafon hilft sie nach einem Erdbeben oder in den Bergen, vermisste Personen zu retten. Über ein eingebautes 5G-Modem sendet die Drohne permanent ein aktuelles Live-Lagebild und vernetzt damit im Notfall die beteiligten Hilfsorganisationen wie THW, Rotes Kreuz, Polizei oder Feuerwehr.
Drohnen-Testflüge im Ahrtal
Das DLR testete vor kurzem seine Rettungsdrohnen im Ahrtal in Rheinland-Pfalz, wo sich 2021 die Flutkatastrophe ereignet hatte. Zusammen mit einem Amphibienfahrzeug und einem unbemannten Erkundungsrover sollen sie die Helfer im Katastrophenfall unterstützen.
Noch besser geeignet für Einsätze in Krisengebieten wären allerdings Rettungsdrohnen, die im Schwarm fliegen. Genau daran forschen Johanna Bethge und ihr Team des DLR.
Um gemeinsam stabil und sicher fliegen zu können, ist jedoch eine Menge Training notwendig. Zunächst folgen die Test-Drohnen, zwei Quadrokopter und zwei sogenannte Starrflügler, vordefinierten Flugrouten. Sie können aber auch synchron und in Echtzeit Hindernissen ausweichen oder die Formation wechseln, wie ein koordinierter Vogelschwarm.
"Drohnen-Schwärme bieten mehr Vorteile als eine einzelne Drohne. Gerade bei großen Katastrophen ist es günstig, möglichst schnell ein Lagebild zu erhalten", sagt Bethge. Dann sei es sinnvoll, einen Drohnenschwarm in die Luft zu schicken und nicht nur einzelne Drohnen.
Als Schwarm in unbekannten Einsatzgebieten
Mit den spektakulären Drohnenschwärmen, die inzwischen an Silvester oder bei manchen Großereignissen immer häufiger den Himmel erleuchten, haben die koordinierten Flüge der Rettungsdrohnen allerdings nicht viel gemeinsam. Denn bei solchen bunten Sky-Shows fliegen die Schwärme in einem vorher klar definierten Luftraum. Die gesamte Choreographie des Drohnenspektakels wird offline geplant und dann nur noch vor Publikum abgespielt.
Bei Rettungsdrohnen ist die Koordination deutlich schwieriger: Sie müssen als Schwarm in komplett unbekannten Einsatzgebieten agieren und in Echtzeit reagieren. So kann zum Beispiel eine der Drohnen aus dem Schwarm Vermisste im Flutgebiet suchen, während eine andere einen Dammbruch überwacht.
Doch besteht dabei nicht auch die Gefahr, dass die Rettungsdrohnen in der Luft miteinander kollidieren? "Klar, es gibt viele Herausforderungen, insbesondere müssen die Drohnen miteinander kommunizieren können", sagt Johanna Bethge. "Das heißt, eine Drohne muss wissen, was die andere tut."
Das sollen Algorithmen möglich machen, an denen die DLR-Forschenden gerade arbeiten. Ihr Ziel ist: Die Drohnen sollen autonom im Schwarm fliegen und aus der Luft Live-Lagebilder von verschiedenen Orten im Katastrophengebiet senden. Diese Bilder sollen den Rettungsorganisationen dann helfen, Leben schneller zu retten als bisher.
