TEIL C

Elektro- und SolarfluggerÄte

2017 (C)

Neue Einsatzbereiche

Als im Januar 2017 das Pro-Bowl-Spiel der NFL beginnt – im Vorfeld des o.e. Super Bowl – werden in einer spaßige Serie von ‚skills howdowns‘ drei Drohnen eingesetzt, um Footballs abzuwerfen.

Vier Spieler wechseln sich ab, die fallen gelassenen Footballs aufzufangen, beginnend mit einer Flughöhe von gut 20 m, bevor sie als zusätzliche Herausforderung zunehmend höher fliegen.

Die Höhepunkte des Drone Drop-Wettbewerbs werden in einem YouTube-Clip veröffentlicht, auf dem auch ein paar eindrucksvolle Einhandfänge zu sehen sind. In den Kommentaren wird allerdings bezweifelt, daß Quarterbacks eines Tages durch Quadrokopter ersetzt werden könnten, die in einem Stadion herumschwirren. Auch wenn diese sicherlich mit günstigeren Verträgen kommen würden, als die Profispieler.

Hierzu paßt eine Art komplementäre Meldung der Forschungsgruppe ‚Robotik und Wahrnehmung‘ der Universität Zürich (UZH) vom Mai 2019 über einen autonomen, mit Bewegungssensoren ausgestatteten Quadrokopter, der Bällen ausweicht, die auf ihn geworfen werden. Zum Einsatz kommen dabei sogenannte Ereigniskameras, d.h. Sensoren, die eine Szene nicht so gut visuell interpretieren können wie eine normale Kamera, dafür aber extrem bewegungsempfindlich sind und auf Veränderungen in einer Szene auf einer Pro-Pixel-Basis in Mikrosekunden reagieren.

Eine normale Kamera, die Bewegung durch den Vergleich eines Einzelbildes mit einem anderen erkennt, braucht normalerweise 20 – 40 Millisekunden, um dasselbe zu tun, was nach nicht viel klingt, für eine sich schnell bewegende Drohne aber leicht den Unterschied zwischen Aufprall und Ausweichen ausmacht. Da Ereigniskameras eine neue Erfindung sind, mußten für deren Einsatz in Drohnen zudem eigene Algorithmen entwickelt werden.

Die Ereigniskameras können die Navigationsgeschwindigkeit von Drohnen verzehnfachen, und tatsächlich gelingt es der Drohne in über 90 % der Fälle auszuweichen – sogar wenn ein Ball aus einer Entfernung von nur 3 m mit 10 m/s auf sie zukommt. Die entsprechende Studie von Davide Scaramuzza et al. ist unter dem Titel ‚How Fast is Too Fast? The Role of Perception Latency in High-Speed Sense and Avoid‘ im Netz einsehbar. Die Arbeiten wurden vom Schweizerischen Nationalfonds finanziert.

Ebenfalls im Januar 2017 berichten die Fachblogs, daß China, das immer wieder von heftigen Erdbeben heimgesucht wird – zuletzt starben 1976 in Tangshan 232.000 Menschenleben –, seit Mitte der 1960er Jahre ein System zur Verbesserung der Vorhersagefähigkeiten, der Reaktionstrainings und der öffentlichen Kommunikation etabliert hat, um die Auswirkungen von Katastrophen zu reduzieren. Zur Erinnerung: Es ist mehr als 1.800 Jahre her, seit der Wissenschaftler der Han-Dynastie Zhang Heng das Seismoskop erfunden hat, um Hunderte von Kilometern entfernte Erdbeben zu entdecken.

In den vergangenen zehn Jahren wurde in China insbesondere die Reaktionsstrategie weiterentwickelt, wobei Drohnen genutzt werden, um Überlebende zu finden und in Katastrophengebieten zu navigieren – besonders, wenn die Zeit knapp und die Situation schlimm ist. Dem National Earthquake Response Support Service zufolge machen Drohnen die Suche nach Erdbeben-Überlebenden schneller und einfacher als je zuvor, was auch lebenswichtig ist: 90 % der Menschen, die innerhalb der ersten halben Stunde gefunden werden, überleben. Nach 24 Stunden sinkt die Überlebensrate auf 81 %, und nach fünf Tagen liegt sie bei nur noch 7 %.

Nach einem Beben heben die Drohnen ab und fliegen in Intervallen von einer Stunde, bei denen sie pro Flug zwei Quadratmeilen voller kaputter Gebäude und Trümmerhaufen scannen, und zwar mit sichtbarem Licht, Infrarot-, Multispektral- und Hyperspektralsensoren. Die zeitkritischen Daten und Bilder werden direkt an Überwachungszentren weitergeleitet, damit die Reaktionsteams feststellen können, wer am dringendsten Hilfe benötigt.

Auch bewährt haben sich die Drohnen schon, so z.B. im Jahr 2008 beim Erdbeben von Sichuan und seinen Nachbeben, bei denen mehr als 69.000 Menschen ums Leben kamen und fast 18.000 weitere vermißt wurden. Die Beben lösten Erdrutsche und Stromausfälle aus, zerstörten Gebäude und andere Infrastruktureinrichtungen und schnitten die Opfer von Transportwegen und der Wasserversorgung ab. Mit den Drohnen konnten die Rettungskräfte sehr schnell zusammengestürzte Brücken, kollabierte Tunnel und andere Engpässe finden, welche ihre Rettungsbemühungen behindern könnten.

Und sobald die unmittelbare Gefahr vorüber ist, starten die Drohnen erneut, um bei der geologischen Kartierung, der Nachbeben-Modellierung, der Infrastrukturvermessung und der Wiederaufbauplanung zu helfen.

Eine Meldung im Februar 2017 besagt, daß das Welternährungsprogramm der Vereinten Nationen (WFP) gemeinsam mit der belgischen Regierung eine Initiative gestartet hat, um den Einsatz von unbemannten Fluggeräten (UAVs) in humanitären Notfällen zu untersuchen. Es ist verwunderlich, daß es so lange dauert, bis das WFP das erste internationale, humanitäre UAV-Koordinationsworkshop abhält, angesichts der vielfältigen Einsätze von Drohnen durch humanitären Organisationen, die in den bisherigen Jahresübersichten dokumentiert werden.

Ein Grund für die Aktion mag sein, daß die Kosten für die Reaktion auf humanitäre Krisen weltweit in weniger als einem Jahrzehnt von 3 Mrd. € auf mehr als 20 Mrd. € gestiegen sind. Davon fließen derzeit jedoch nur 1 % in innovative Lösungen.

Um eine koordinierte Nutzung von UAVs für den Katastrophenschutz zu entwickeln, leitet das WFP nun ein einjähriges Pilotprojekt, das  vom belgischen Ministerium für Entwicklungszusammenarbeit mit 500.000 € gefördert wird. Im Rahmen dieser Bemühungen werden im Laufe Jahr noch vier Workshops und eine Simulationsübung in katastrophengefährdeten Ländern stattfinden.

Mitte Februar 2017 findet in Dubai die Endrunde des einjährigen Wettbewerbs Drones for Good  statt, bei dem es ein weiteres Mal darum geht, die besten Nutzungsmöglichkeiten von Drohnen für öffentliche Dienstleistungen zu finden und damit das Leben der Menschen zu verbessern. Die Sponsoren sind Dubai Internet City, Samsung, Digi Robotics und MakersBuilders.

An dem Wettbewerb beteiligen sich mehr als 1.000 Teilnehmer aus 165 verschiedenen Ländern, von denen die 40 besten lokalen und internationalen Teams in die engere Wahl gezogen werden. Aus diesen gehen zwei Teams als Gewinner hervor.

Gewinner des UAE-Wettbewerbs ist die Sanad Academy, der erste von der Zivilluftfahrtbehörde in Dubai genehmigte Trainings- und Zertifizierungsspezialist für ferngesteuerte Fluggeräte in den Vereinigten Arabischen Emiraten. Das Sanad-Team gewinnt den 1 Mio. Dirham schweren Preis in der nationalen Kategorie mit seiner Erfindung Smart Ring, einer Drohne, die in der Lage ist, ertrinkende Opfer ausfindig zu machen und sofortige Hilfe zu leisten.

Das vollständig wasserdichte, amphibische System besitzt GPS-Ortungs- und Funkkommunikations-Funktionen und kann über eine App genutzt werden. Die Drohne kann fliegen, sich aber auch direkt zum Opfer ins Wasser begeben, um dieses zu retten. Wie wir anhand des fliegenden Roboters Pars, den das iranische RTS Lab bereits im Jahr 2013 präsentiert hatte, oder dessen Nachfolger wie dem Projekt Ryptide von 2015 in den USA usw., wissen, handelt es sich bei dem „ersten intelligenten, sicheren, fliegenden Rettungsring seiner Art“ allerdings keineswegs um eine grundlegende Innovation der Sanad Academy.

Was später mit dem hohen Preisgeld geschehen ist? Es ist jedenfalls nicht in die Weiterentwicklung des Smart Ring geflossen, denn von diesem hört man anschließend kein Wort mehr.

Gewinner des Wettbewerbs in der internationalen Kategorie mit einem Preisgeld von 1 Mio. $ ist im übrigen die Firma Nokia mit dem Projekt Nokia Saving Lives, einer Non-Profit-Initiative, die innovative Kommunikationstechnik und technischen Experten bzw. Assistenten für Notfallteams bereitstellt. Die Netzwerkkonnektivität wird in Katastrophensituationen oft beeinträchtigt, daher ist sie die erste Priorität bei Rettungsoperationen.

Mit Drohnen und Echtzeit-Anwendungen wie Video-Streaming, Gas-Sensorik, Ortung und Analyse hilft das System den Rettern schnell die Gefahrensituation einzuschätzen, um schnellstmöglichst reagieren zu können. Dabei wird ein leichtes und in einen Rucksack integrierbares Ultra Compact Network genutzt: Eine im Mai 2016 erstmals vorstellte Basisstation, die eine hochsichere und zuverlässige 4G-Netzwerkverbindung zwischen mit Videokameras ausgestatteten Drohnen und einem Kontrollzentrum bietet.

Im März 2017 zeigt der britische Automobilhersteller Land Rover in Genf ein perfekt dazu passendes Fahrzeug: Die Firma hatte sich mit dem britischen Roten Kreuz zusammengetan, um speziell für das österreichische Rote Kreuz eine Such- und Rettungsdrohne zu bauen, die vom Dach einer maßgeschneiderten Version des neuen Discovery startet.

Die Sonderversion trägt den Namen Project Hero und hat einige zusätzliche, nützliche Modifikationen, wie ein gleitender Boden im Kofferraum, der als Arbeitsfläche genutzt werden kann, zusätzliche Stromanschlüsse, spezielle LEDs zur Unterstützung von Nachteinsätzen und Funkgeräte mit mehreren Frequenzen.

Die mitgelieferte Drohne hat eine Reichweite von 1 km, wird über eine Tablet-App aus dem Auto gesteuert und streamt ihre Live-Aufnahmen zurück zum Notfallteam. Sie startet vom Dach und kehrt über dieses wieder zurück, was Land Rover als „selbstzentrierende und magnetische Retentionstechnologie“ bezeichnet. Das Unternehmen geht nicht detailliert darauf ein, wie das funktioniert, behauptet aber, daß es der Drohne ermöglicht, selbst dann autonom auf dem Fahrzeug zu landen, wenn dieses in Bewegung ist.

Ab Juni dieses Jahres wird das Fahrzeug für 12 Monate in den Trainingszentren des Österreichischen Roten Kreuzes in Erzeberg und Wien stationiert, von wo aus sie die Rotkreuz-Teams in Simulationen verwenden werden, um neue Taktiken zur Katastrophenhilfe zu entwickeln. Bei Naturkatastrophen wie starkem Schneefall oder Überschwemmungen sollen die Fahrzeuge auch schon als Notfallhilfe eingesetzt werden.

Ein ähnliches Technologie-Konzept hatte Mercedes-Benz mit seinem Vision Van bereits im September 2016 vorgestellt, und in diesem Jahr präsentiert auch UPS ein entsprechendes Modell (s.u. Transport- und Lieferdrohnen). Diese beiden Ansätze konzentrieren sich allerdings primär auf den Einsatz kommerzieller Lieferdrohnen für die ‚letzte Meile‘.

Im Oktober 2018 verlautet, daß der maßgeschneiderte, 258 PS starke Discovery TD6 beim Roten Kreuz in Österreich jetzt in den aktiven Dienst gestellt wurde. Die mobile Notfallkommandozentrale soll den Einsatzteams helfen, schnell dorthin zu gelangen, wo sie gebraucht werden. Sobald dort angekommen, kann eine Drohne gestartet werden, um z.B. nach Personen zu suchen.

In den davor liegenden 18 Monaten hatte Land Rover an den Details gefeilt, wie der Installation von Hochleistungs-Scheinwerfer im vorderen Stoßfänger und im Dachträger, während nun vier Funkantennen, zwei mobile Wi-Fi-Hotspots und ein Satellitentelefon die Verbindung zur Crew aufrecht halten. Star der Show ist jedoch der Oktokopter, der vom Dachgepäckträger aus gestartet wird und mit seiner Wärmebildkamera ein Fahrzeug aus fast 1 km Entfernung und eine Person aus etwa 440 m Entfernung erkennen.

Ein weiteres Konzept, das im Mai 2017 in den Blogs erscheint und auf die französischen Designer Francois Baptista, Stephane Pietroiusti, Manon Gerard, David Plachez und Gregoire Lauwers zurückgeht, ist der Trikopter Eagle Eye.

Die Drohne ist mit leistungsstarken Technologien ausgestattet, um Rettungsteams die Landschaft aus der Vogelperspektive zu zeigen. Für schwer zugängliche Bereiche der Wildnis und tückisches Gelände verwendet sie ein Mischung aus Kameras, Sensoren und integrierter künstlicher Intelligenz, um die Topologie des Feldes zu erkennen. Dabei sorgen solarbetriebene Pylone, an welche die Drohne von unten her andockt, dafür, daß sie wieder aufgeladen wird und dadurch über längere Zeit autonom arbeiten kann.

Die Drohne soll dann täglich den Boden scannen, um Veränderungen der Wege aufgrund von Regen abzubilden, fallende Bäume, die Straßen blockieren und das allgemeine Wachstum der Vegetation in diesem Gebiet. Auf diese Weise sind die Retter immer über die besten Routen informiert und können in dem Gebiet effektiven Rettungsmaßnahmen durchführen.

Seit einiger Zeit arbeiten Ingenieure der Technischen Universität (TU) Braunschweig an einer Drohne namens Hugin, die bei Hochwassereinsätzen helfen soll. Nomen est omen: Hugin ist in der nordischen Mythologie der Name eines Raben des Göttervaters Odin. Dieser sendet seine beiden Raben, Hugin und Munin, über die ganze Welt, damit sie ihn mit Informationen versorgen. Ähnlichen Nutzen soll die Drohne bieten, indem sie in Katastrophenfällen den Helfern ein umfassendes Lagebild aus der Luft liefert. Das DLR Raumfahrtmanagement fördert das Projekt mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Umfang von rund 1 Mio €.

Mitten in der Forschungsphase kommt der erste Einsatz im Ernstfall völlig überraschend, als im Juli 2017 Hochwasser nicht nur viele Orte im Harz überflutet, sondern auch Teile Braunschweigs erreicht. Die Stadtentwässerung Braunschweig läßt die mit Sensoren und speziellen Kameras ausgerüstete Drohne vor allem das Gebiet vom Eisenbütteler Wehr bis zur Volkswagenhalle überfliegen und Luftbilder senden. Dabei kann sie bis zu 30 Minuten in der Luft bleiben und auch stärkerem Wind trotzen.

Mithilfe der direkt in 2D und 3D gesendeten Drohnenaufnahmen läßt sich sehr gut erkennen, wie hoch das Wasser tatsächlich an verschiedenen Stellen steht – und wesentlich schneller, als selbst dorthin zu fahren, um das Ganze in Augenschein zu nehmen. Die Bilder helfen der Feuerwehr wichtige Fragen schnell zu beantworteten, wie: „wo müssen Warnungen ausgesprochen werden, wo sind Sandsäcke erforderlich, wo müssen die hingebracht werden, wie kommt man am besten überhaupt dahin?“ Bisher hätten die Einsatzkräfte Straßen auch vorsorglich absperren müssen, obwohl sie noch gar nicht gewußt hätten, ob das Hochwasser die Stelle überhaupt erreichen würde. Dank der Drohne können die Helfer jetzt viel effektiver handeln.

Die Stadtentwässerung will die Luftbilder künftig auch zur Langzeitbeobachtung nutzen und frühere Hochwasserkarten kontrollieren. Und auch die Forschung mit Hugin geht weiter. Künftig soll die Drohne mit einer Wärmebildkamera Verletzte finden können um auch bei Nebel, Dunkelheit oder Starkregen Bilder zu liefern, die in Notfällen Leben retten können.

Die Überwachung von Flüssen ist vor dem Hintergrund des Klimawandels auch in Dänemark ein wichtiges Thema, da immer häufiger Extremwetter negative Einflüsse auf Gewässer haben, etwa durch Überschwemmungen. Heute werden die Gewässer von speziell geschulten Personen überwacht, doch die dabei gewonnenen Daten sind nicht sonderlich präzise.

Einem Bericht vom Oktober 2017 zufolge sollen die Gewässer künftig mit teilautonom fliegenden Drohnen überwacht werden, um jederzeit einen Überblick darüber zu haben, wie hoch die Kapazität vor allem der Fließgewässer ist. Die Drohnen kosten weniger und können kontinuierlich messen, während Menschen die Daten nur von Zeit zu Zeit ermitteln.

Die Drohnen des Projekts der Technischen Universität Dänemark unter der Leitung von Prof. Peter Bauer-Gottwein sind mit Kameras, Radargeräten und Schallsensoren ausgestattet, welche Wassertiefe, die Vegetation in und an den Gewässern sowie die Strömungsgeschwindigkeiten ermitteln. Die Wasserstände lassen sich dabei mit einer Genauigkeit von 3 – 5 cm ermitteln.

Die ersten Drohnen werden die Flüsse Vejle Å und Grindsted Å auf Jütland sowie den Fluß Mølleåen im Großraum Kopenhagen überwachen. Später sollen weitere Gewässer hinzukommen. Ein besonderes Augenmerk richtet sich auf Verschmutzungen im Einzugsgebiet der Flüsse, welche die Wasserqualität bedrohen. Ziel ist es, standardisierte Meßdrohnen zu entwickeln, die auch exportiert werden sollen.

Auch der Einsatz von Drohnen, um vermißte Menschen zu finden, ist in Deutschland ein Thema. Im Oktober 2017 stellen die Deutsche Flugsicherung, die Deutsche Lebens-Rettungs-Gesellschaft (DLRG) und die Deutsche Telekom in Horneburg, Landkreis Stade, an der Elbe ein entsprechendes Projekt vor.

Normalerweise dürfen Drohnen nur in Sichtweite des Piloten fliegen. Im vorliegenden Fall wird die Drohne mit GPS und einem extra entwickelten Mobilfunkmodul ausgestattet, mit dem sie über das LTE-Netz der Telekom aus der Ferne gesteuert und nicht mehr auf Sicht geflogen werden kann. Position und Bilddaten werden dabei in Echtzeit an eine Bodenstation der Deutschen Flugsicherung übermittelt, um Zusammenstöße mit Flugzeugen und Hubschraubern zu verhindern.

In dem Testszenario anläßlich der Vorstellung sollen die Retter mit Hilfe einer Drohne ein im dichten Schilf einer Elbinsel vermißtes Kind finden. Die Drohne wird losgeschickt, sucht das Gebiet mit einer Wärmebildkamera ab, wird fündig und überträgt ihre Positionsdaten an die Einsatzleitstelle. Die Drohne ortet das – in diesem Fall fiktive – Kind innerhalb von zehn Minuten. Ohne dieses technische Hilfsmittel hätten 40 Retter eingesetzt werden müssen, die für die Suche etwa 20 Minuten gebraucht hätten.

Zum Thema der Suche nach vermißten Menschen gibt es zwei Meldungen aus dem Jahr 2019, die hier erwähnt werden sollen. Zum einen erscheint im April ein Presseartikel, in dem beschrieben wird, wie in Mexiko Mütter und Großmütter mit Drohnen nach ihren im Drogenkrieg verschwundenen Kindern suchen, nachdem sie oft jahrzehntelang auf ein Lebenszeichen ihrer verschwundenen Töchter und Söhne gewartet hatten.

Die Kartelle und Gangs haben in den letzten Jahren Tausende von Menschen entführt, derzeit gelten mehr als 40.000 Personen als vermißt, von denen viele ermordet und in Massengräbern verscharrt werden. Die Polizei ermittelt selten, denn teilweise steckt diese selbst hinter den Entführungen und Morden, ebenso wie das Militär. Familienangehörige ziehen daher selbst mit Werkzeugen wie Stöcken, Pickeln und Spaten los, um nach den Verschwundenen zu suchen – und in manchen Bundesstaaten fahnden die Angehörigen nun auch mit Drohnen nach Spuren oder Überresten.

Die Drohnen stellen einen absoluten Paradigmenwechsel dar, da sie Suchtrupps, die fast nur aus Müttern und Großmüttern zwischen 50 und 70 Jahren bestehen und aufgrund ihres Alters nur ein sehr kleines Gebiet abdecken können, mit den Drohnen auch höhere und unzugängliche Zonen erreichen können. Ein Beispiel dafür ist die Verschwundeneninitiative ‚Fuerzas Unidas Por Nuestros Desaparecidos/as‘ im Bundesstaat Nuevo León.

Per Drohne können verdächtige Häuser von kriminellen Gruppen aus der Luft entdeckt, fotografiert und die genauen geographischen Koordinaten erfaßt werden. Ebenso können die Suchtrupps per Drohne die Temperatur der Erde erfassen und Stellen erkennen, die nicht bewachsen sind oder bei denen der Untergrund lockerer wirkt als gewöhnlich - ein Hinweis auf Grabstellen. Auf den hochaufgelösten Aufnahmen erkennen sie sogar die Reifenspuren, die die Autos der Entführer und Mörder hinterlassen.

Inzwischen setzen auch einige Behörden und staatliche Stellen in Mexiko Drohnen bei größeren Suchmissionen ein, wie in Baja California und Guerrero. Auch die Lokalregierung von Nuevo León hat sich eine eigene, professionelle Drohne vom Modell UAV MX1 angeschafft, deren Kauf aufgrund der hohen Kosten von mehr als 2,5 Mio. € höchst umstritten war. Dieses Brennstoff-betriebene, etwa 3 m lange Drohne soll 7 – 12 Stunden in der Luft bleiben und dabei 100 – 200 km zurücklegen können.

Der lokalen Presse zufolge benutzen die Behörden ihre Drohne allerdings nicht, weil sie funktionsuntüchtig ist – weshalb die Mütter dem Staat mit ihrer Einsteigerdrohnen aushelfen müssen: „Die Mütter leisten nicht nur die Arbeit, die die Behörden leisten sollten, sie leihen ihnen sogar noch ihre Drohnen und bringen den staatlichen Vertretern bei, wie man sie fliegt.“

Die zweite Meldung stammt vom September und betrifft die chinesische Polizei in Yongshan, die eine Drohne einsetzte, um den verurteilten Menschenhändler Song Moujiang 17 Jahre nach seiner Flucht aus dem Gefängnis aufzuspüren. Die Strafverfolgungsbehörden erhalten zwar Hinweise auf den Aufenthaltsort des Flüchtigen, die in die Berge in der Nähe der Provinz Yunnan in Südchina führen, doch eine Durchsuchung zu Fuß erweist sich als erfolglos.

Die Polizei setzt daraufhin eine Drohne ein, um das Gebiet zu kontrollieren – und entdeckt nach insgesamt fünf Stunden Flugzeit an einer steilen Klippe eine blaue Stahlplatte sowie Spuren von Aktivität und Hausmüll. Als sich einige Mitglieder der Gruppe vorsichtig zur Höhle hinaufschleichen, treffen sie auf einen alten, ungepflegten Mann, den sie als den 63-jährigen Flüchtling identifizieren.

Den Berichten zufolge soll Song, der Schwierigkeiten bei der Verständigung zeigte, da er lange nicht mehr gesprochen hatte, seit 17 Jahren in der etwa 6,5 m² großen, müllgefüllten Steinhöhle gelebt haben.

Ein anderer Bereich, in welchem Drohnen Leben retten können, sind verschüttete Skifahrer. Im November 2017 berichten die Fachblogs über das Startup Bluebird Mountain, hinter dem drei Absolventen der Technischen Hochschule Hamburg-Harburg (TUHH) als Entwickler und ein Geschäftsführer stehen.

Lawinenopfer müssen schnell befreit werden, wenn sie verschüttet sind. Ehe professionelle Helfer vor Ort sind, vergeht jedoch oft so viel Zeit, daß die Opfer nicht mehr zu retten sind. Zudem sei die derzeit verfügbare Suchausrüstung für Sportler kompliziert und fehleranfällig. Mit einem Lawinenverschüttetensuchgerät (LVS) beispielsweise, einer seit Jahrzehnten etablierten Technik, können Begleiter, die der Lawine entkommen konnten, Verschüttete suchen. Da die Reichweite allerdings allenfalls 25 m beträgt, dauert die Suche oft zu lange.

Konstantin Kollar, Markus Müller und Moritz Obermaier entwickeln daher den PowerBuddy, eine faltbare Drohne, die sofort auf 4 m Höhe steigt, wenn sie aktiviert wird – sobald der Skifahrer sieht, daß er der Lawine nicht entkommen kann. Die Drohne verfolgt den Skifahrer und bleibt exakt über der Stelle stehen, an der er freiwillig oder unfreiwillig angehalten hat. Die Drohne kommt dabei auf eine Geschwindigkeit von 80 km/h, was zur Verfolgung eines Skifahrers oder Snowboarders ausreicht.

Der PowerBuddy ist nicht größer als eine Thermosflasche und wird durch das Ziehen einer Reißleine aktiviert. Dann schießt er, von einer Feder angetrieben, aus der Hülle heraus, entfaltet sich und verfolgt den Sportler auf. Signalfarbe macht ihn gut sichtbar, so daß Helfer ihn schnell ausmachen und mit der Suche beginnen können.

Nachdem im September 2015 der erste Prototyp mit Namen Icarus das Licht der Welt erblickte, wird das System weiterentwickelt, um es zur Marktreife zu bringen. Nun sollen ab Februar 2018 Kunden und Partner 25 dieser Prototypen erhalten, um sie in der Praxis zu testen. Laut dem bislang letzten Blogeintrag des Unternehmens stehen die 25 Exemplare Mitte März tatsächlich bereit. Was weiter damit geschieht, ließ sich bislang aber nicht herausfinden.

Im Dezember meldet das Team, daß es der ISPO Brandnew Winner in der Kategorie Accessories geworden sei. Die jüngste Version der Lawinenopfer-Suchdrohne heißt PowderBee und soll nun auf der nächsten ISPO im Februar 2019 öffentlich vorgestellt werden. Die kleine, leichte und tragbare Drohne kann in einem Rucksack mitgeführt und im Notfall schnell eingesetzt werden. Die Drohne findet die Opfer mit Hilfe des Funksignals, das von ihrem tragbaren Sender/Empfänger ausgestrahlt wird, und fungiert im Wesentlichen als Teil des Suchteams.

Das Design der Drohne ist für den Einsatz unter schwierigen Bedingungen optimiert, selbst bei Schneestürmen und starkem Wind, und ihr gelber Körper und die orangefarbenen Propeller sorgen dafür, daß sie von weitem sichtbar ist. Powderbee fliegt nahe an der Schneeoberfläche und deckt so schneller als die Such- und Rettungsteams ein größeres Gebiet ab. Sobald die Drohne weniger als 5 m vom Opfer entfernt ist, landet sie sofort und hilft so, das Suchgebiet drastisch einzugrenzen.

Die Drohne erscheint im Februar 2020 nochmals in den Blogs, mehr darüber ist bislang nicht zu erfahren.

Schutz- und Rettungsmaßnahmen betreffen aber nicht nur Menschen. So werden auch an Australiens Weltkulturerbe, dem 290 km langem Ningaloo Reef an der Ningaloo Coast und größten unberührten Riff in der Welt in West-Australien zu diesem Zweck Drohnen verwendet.

Forscher der Queensland University of Technology (QUT) um Prof. Felipe Gonzalez scannen gemeinsam mit Kollegen des Australian Institute for Marine Science (AIMS) Anfang 2017 mit einer Multispektral-Kamera in gut 30 Minuten rund 40 Hektar, 100 m über dem Meer. Über eine räumliche Auflösung von etwa 15 cm pro Pixel erhalten sie genaue Daten über den Gesundheitszustand der Korallen und mehr als genug Details, um sogar einzelne Korallenarten zu erkennen und zu überwachen.

Im Mai folgt die Meldung, daß die Wissenschaftler nun auch an einem System zur Untersuchung der Korallenbleiche am Great Barrier Reef arbeiten, welches Drohnen, spezielle Hyperspektralkameras und maschinelles Lernen kombiniert. Die Technologie soll außerdem in australischen Weinbergen eingesetzt werden, um Schädlingen und Krankheiten vorzubeugen. Hierbei wird mit der staatlichen Agriculture Victoria und dem Plant Biosecurity Cooperative Research Centre (PBCRC) zusammengearbeitet.

Bereits im Februar 2017 ist zu erfahren, daß Ökologen vom Gettysburg College in Pennsylvania bioakustische Aufnahmegeräte von Drohnen baumeln lassen, im Rahmen einer neuen Studie, welche die Machbarkeit dieses kreativen Ansatzes für den Naturschutz prüfen soll.

Die Technologie, die die Geräusche von Lebewesen aufzeichnet, können dabei helfen, einige der Lücken für Ökologen zu füllen, die Vogelpopulationen untersuchen, insbesondere wenn es um Arten geht, die gerne versteckt bleiben oder in schwer zugänglichem oder gar gefährlichem Gelände leben. Die Versuche werden mit einem DJI Phantom 2 durchgeführt, an dem ein leichter Audiorecorder an einer 8 m langen Angelschnur hängt.

Die Bewertung des Gesundheitszustands von Wildtieren – und damit verbunden der von ihnen bewohnten Ökosysteme – hängt häufig davon ab, Schlüsselmessungen des ‚Körperzustands‘ der Tiere vorzunehmen, einschließlich von Länge und Gewicht. Dies ist oftmals  sehr arbeitsintensiv und zudem invasiv.

In der eisigen Wildnis der Antarktis sind Leopardenrobben eine ‚Indikatorart‘, was bedeutet, daß ihr Wohlbefinden Wissenschaftlern Aufschluß über die lokale Nahrungskette gibt. Das liegt daran, daß sie als Spitzenprädatoren direkt oder indirekt von jedem Mitglied der Nahrungskette abhängig sind. Die Robben jagen Pinguine, die ihrerseits Krill fressen. Wenn der Krill in Schwierigkeiten ist, werden Leopardenrobben es fühlen, und das wird sich in ihrem Körperzustand widerspiegeln.

Die Tiere machen den Prozeß allerdings nicht gerade einfach. Sie sind schwer zu finden, und ihr heimischer Lebensraum in der Antarktis ist einer der unwirtlichsten Orte auf dem Planeten. Ganz abgesehen davon, daß Leopardenrobben 500 kg schwere ,Wut-Würste‘ sind, die kein Interesse daran haben, gefangen, gestochen und gewogen zu werden. Weshalb eine Sedierung erforderlich ist, die ein Risiko für Forscher und Robben gleichermaßen birgt.

Im November 2017 erscheint beispielsweise eine Studie von Wissenschaftlern des Southwest Fisheries Science Centers der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), die auf Livingston Island in der Antarktis durchgeführt wurde. Demnach können Fernmessungen der Robben aus Drohnen-Luftbildfotos innerhalb weniger Prozent genauso präzise sein wie traditionelle Methoden, und dabei viel weniger Zeit, Aufwand und Geld erfordern. Zudem schienen die Robben die Drohnen oberhalb einer bestimmten Höhe nicht einmal zu bemerken.

Als regelrecht genial empfinde ich einen weiteren Einsatzbereich von Drohnen in China. Berichten vom Februar 2017 zufolge löst das Energieunternehmen der chinesischen Stadt Xiangyang in der Provinz Hubei das Problem vermüllter Hochspannungsleitungen, indem es gewöhnliche unbemannte Luftfahrzeuge mit Flammenwerfern ausstattet und diese bei der Reinigung der Kabel einsetzt.

Auf diese Weise kann der angestaute Müll, wie Plastiktüten u.ä., nun sekundenschnell entfernt werden, und Dank der feuerfesten Konstruktion der Leitungen bleiben diese dabei völlig unbeschädigt. Allen Bedenken zum Trotz: Es ist eindeutig gefährlicher, einen Mann auf eine Leiter zu schicken, um den Müll ‚von Hand‘ zu entfernen.

Eine weitere Flammenwerfer-Drohne wird im Juli 2019 von der US-Firma Throwflame aus Cleveland Ohio beworben. Die TF-19 WASP soll in der Lage sein, einen präzisen Feuerstrahl auf Ziele in einer Entfernung von bis zu 7,5 m abzufeuern, und dies 100 Sekunden lang.

In den veröffentlichten Werbevideo wird demonstriert, wie die Drohne, die „an fast jede Wetterlage angepaßt ist und in einem kalten Klima genauso effektiv wie in einem heißen wirkt“, ein Wespennest an einem Baum ausbrennt, was das Argument stützen soll, daß das Gerät für landwirtschaftliche Zwecke konzipiert wurde, zu denen auch die Beseitigung von Schädlingen wie Wespennestern zählt.

Die 1,8 kg schwere Kohlefaser-Aufsatz, der für die Drohnen DJI S1000 oder DJI M600 konstruiert ist, besitzt einen 3,8 Liter Tank, eine Hochleistungspumpe und ein Plasma-Lichtbogen-Zündsystem. Er kostet dem aktuellen Stand zufolge 1.499 $.

Die Federal Aviation Administration (FAA) warnt allerdings schon einen Monat später davor, daß Waffen und Drohnen eine gefährliche Mischung seien. Die Behörde bezieht sich auf Fotos und Videos von Drohnen mit angehängten Gewehren, Bomben, Feuerwerkskörpern, Flammenwerfern und anderen gefährlichen Gegenständen: „Ziehen Sie nicht in Betracht, solche Gegenstände an einer Drohne anzubringen, da der Betrieb einer Drohne mit einem solchen Gegenstand zu erheblichen Schäden an einer Person und an Ihrem Bankkonto führen kann.“

Das Aufsetzen eines Flammenwerfers oder einer ‚gefährlichen Waffe‘ auf eine Drohne und das Fliegen des Geräts verstößt gegen Abschnitt 363 des FAA-Wiederzulassungsgesetzes von 2018 und kann laut FAA zu Strafen in Höhe von 25.000 $ führen.

Die im Dezember 2020 gemachte Aufnahme der Blue Sky Rescue, einer Freiwilligengruppe, die Such- und Rettungseinsätze und andere Notfallmaßnahmen durchführt, wird demgegenüber kaum zu Sanktionen führen, obwohl sie eine weitere mit einem Flammenwerfer ausgestattete Drohne zeigt, die ein hoch in den Bäumen sitzendes Wespennest von der Größe eines Koffers verbrennt.

Auf einer lokalen Nachrichten-App des staatlichen Fernsehens Chongqing heißt es sogar: „Die brennende Asche des Wespennestes löste sich allmählich und fiel herunter, und die umliegenden Anwohner applaudierten und lobten das Rettungsteam.“

Die Gruppe hatte sich mit Dorfbewohnern im Landkreis Zhong in der Nähe der Stadt Chongqing im Südwesten Chinas zusammengetan und umgerechnet 12.200 $ gesammelt, um eine sechsarmige Drohne zu kaufen und sie mit einem Benzintank und einer armlangen Düse auszustatten. Mit dem fliegenden Flammenwerfer sollen nun mehr als 100 Wespennester ausgerottet werden.

Genau ein Jahr später, im Dezember 2021, wird in einem ähnlichen Zusammenhang über das japanische Unternehmen Duskin Co. mit Sitz in Suita, Präfektur Osaka, berichtet, das erfolgreich eine Drohne zur Vernichtung von Wespen einsetzt, die über eine ‚Staubsaugerfunktion‘ verfügt und die fliegenden Insekten und das Nest durch ein Rohr mit einer trichternartigen Spitze einsaugt.

Die Firma bietet schon seit langem Dienstleistungen im Bereich der Schädlingsbekämpfung an und begann ab Herbst 2020 über den Einsatz von Drohnen nachzudenken. Gemeinsam mit der in der Präfektur Gunma ansässigen Vertriebsgesellschaft Ishikawa Energy Research Co. arbeitete man an der Entwicklung einer speziellen Drohne zur Wespenbekämpfung. Diese nutzt den Fakt, daß Wespen ein Alarmpheromon ausscheiden, wenn sie einen Feind erkennen, und dann in Gruppen angreifen. Durch die Anbringung von Pheromonen an der Drohne versammeln sie sich bei der Maschine und können so effizient vernichtet werden.

Die Duskin führte im September und November in Hyogo Demonstrationstests mit der neuen Technologie durch, wie im Fall eines Wespennestes mit einem Durchmesser von etwa 35 cm, das am Dachvorsprung eines zweistöckigen Lagerhauses in der Stadt Yabu hing. In rund zwei Stunden entfernt die etwa 80 cm breite Drohne, die aus einigen Metern Entfernung vom Boden aus ferngesteuert wird, über 100 Wespen, darunter wohl auch die Königin.

Die Firma will den Einsatz von Drohnen zur Wespenbekämpfung landesweit ausweiten, um zu verhindern, daß weiterhin jährlich etwa 10 – 20 Menschen in Japan bei der Vernichtung von Wespennestern ums Leben kommen. Und da die Zahl der fremden Wespenarten, die in höheren Lagen nisten, zunimmt, wird der Einsatz von Drohnen in Zukunft immer wichtiger werden.

Zu erinnern ist in diesem Zusammenhang an die Drone Spray Hornet des französischen Unternehmens Drone Volt aus dem Jahr 2016, die auf die Bekämpfung von Hornissen-Nestern spezialisiert ist (s.d.).

Weiter mit der allgemeinen Chronologie: Im März 2017 berichten die Fachblogs, daß der niederländische Lieferant von Hundeprodukten Tinki zusammen mit dem internationalen Testcenter für Drohnen Space53 ein automatisiertes System entwickelt hat, das zurückgelassenen Hundekot einsammelt und dabei hilft, die öffentlichen Plätze in den Niederlanden sauber und ordentlich zu halten. Laut Tinki gibt es in dem Land 1,5 Mio. Hunde, von denen jeder 2,3 mal am Tag kackt und dabei durchschnittlich 100 g Material zurückläßt. Die Firma schätzt, daß davon jährlich 100 Mio. kg Hundekot nicht ordnungsgemäß entsorgt werden.

Der Ansatz besteht aus zwei separaten Robotern. Der erste ist eine Drohne mit der Bezeichnung Watchdog 1, die mit einer Wärmebildkamera ausgestattet ist und Heatmaps für ein Gebiet erstellt. Dabei nutzt sie die warmen Temperaturen von frischem Hundekot. Dies wird dann in GPS-Koordinaten übersetzt und an einen bodengebundenen Roboter namens Patroldog 1 gesendet, der sich zum Zielort bewegt und den Kot einsammelt.

Später entpuppt sich das Ganze – leider – als verfrühter Aprilscherz.

Im Mai 2017 wird das Konzept einer Drohne vorgestellt, die darauf spezialisiert ist, mit Werbetafeln herumzufliegen.

Die ARON genannte Drohne stammt von Kyu Seok Lee, einem Designstudenten der University of Michigan, der besonderen Wert darauf legt zu betonen, daß sie für den Gebrauch in öffentlichen Räumen gut geeignet sei, und zwar weil sie aufgrund ihres blattlosen Designs besonders sicher und leise sei.

Das Fehlen von Propellern bedeutet ja tatsächlich weniger Lärm und würde im Falle eines Absturzes Verletzungen durch rotierende Blätter verhindern. Aufgrund der zunehmend schärferen Regelungen ist es jedoch eher unwahrscheinlich, daß ein derartiges Werbekonzept in Zukunft die erforderlichen Genehmigungen bekommt.

Naheliegender erscheint da schon der Einsatz von Drohnen, um ein Funkzellen-Netzwerk zu bilden, das eine kilometerweite Abdeckung gewährleistet, wie es im Mai 2017 von Forschern der University of North Texas (UNT) vorgeführt wird. Neben der Funktion, Such- und Rettungskräfte mit einem Auge im Himmel zu versehen, sowie dem Bereich der direkten Bereitstellung von Hilfe, umfaßt ein drittes Szenario der Katastrophenhilfe die Installation temporärer Kommunikationsnetzwerke anstelle der durch das Ereignis zerstörten.

Entsprechende Forschungsprojekte sind schon seit einiger Zeit in Arbeit. So haben deutsche Forscher der TU Ilmenau bereits 2009 Wi-Fi-Mikrodrohnen entwickelt (s.d.), und auch große private Akteure wie die Firma Verizon mischen inzwischen mit, welche im Oktober 2016 Tests mit ferngesteuerten Kleinflugzeugen durchführte, die allerdings mit Brennstoff betrieben und deshalb hier nicht präsentiert wurden. Das UNT-Team selbst hatte 2014 eine neue Art von Richtantenne vorgestellt, die an Drohnen angebracht werden sollten, um Wi-Fi-Signale bis zu einer Entfernung von 5 km zur Verfügung zu stellen.

Nun hat das Team um Prof. Kamesh Namuduri den „ersten von Drohnen bereitgestellten Funkzellendienst“ in Waxahachie erfolgreich um Einsatz gebracht. Dazu wurde das System an einer Drohne befestigt und bis zu einer Höhe von 120 m befördert. Die Mobilfunktechnologie wurde so programmiert, daß sie sich auf die Bandbreite der Ersthelfer einstellt und ihnen einen hochfliegenden Ersatz für beschädigte Mobilfunkmasten bietet.

Das System mit nur 250 mW Sendeleistung ist in der Lage, bei Katastropheneinsätzen sofort eine Reichweite von bis zu 2 km bereitzustellen. Wenn das System mit einer Sendeleistung von 10 W skaliert wird, könnte es eine gesamte Stadt von der Größe Dentons abdecken.

Wi-Fi Signale können aber noch ganz anders genutzt werden – beispielsweise um durch Mauern zu schauen. Bereits vor drei Jahren nutzten Wissenschaftler der University of California in Santa Barbara (UCSB) bodengestützte Roboter mit Wi-Fi-Technologie, um zweidimensionale Bilder von Objekten zu erhalten, die hinter Ziegelwänden verborgen waren.

Meldungen vom Juni 2017 zufolge haben die Forscher unter Leitung von Prof. Yasamin Mostofi jetzt 3D-Bilder von ähnlich versteckten Objekten erhalten, und zwar mittels Flugdrohnen. Die ausgesprochen interessante Technologie könnte zur Suche und Rettung eingesetzt werden, zur strukturellen Überwachung oder um archäologische Entdeckungen zu machen.

Um den ‚Durchblick‘ zu erhalten, nutzt das UCSB-Team zwei autonome Octokopter-Drohnen, die mit WLAN-Transceivern ausgestattet sind. Während die beiden Fluggeräte in synchronen Bahnen auf den Seiten einer viereckigen Ziegelstruktur fliegen, überträgt eine von ihnen kontinuierlich ein Wi-Fi-Signal, während die andere die Stärke dieses Signals mißt, wie es nach dem Durchgang durch die Ziegelmauer empfangen wird.

Durch die Analyse von Variationen in der Signalstärke ist es möglich, die Größe und Form von Objekten, die innerhalb der Struktur verborgen sind, zu ermitteln, da sie einen Teil des Signals stören. Im Gegensatz zu den Bodenrobotern, die nur 2D-Bilder erhalten konnten, erlauben die Drohnen, die hin und her und auch auf und ab fliegen, die Objekte aus einem größeren Winkelbereich zu betrachten und daraus 3D-Bilder abzuleiten.

Ebenfalls im Juni 2017 wird über die nächste Defibillator-Drohne berichtet. Zur Erinnerung: Im Jahr 2013 hatten der Definetz e.V. eine solche Technologie unter dem Namen Deficopter vorgestellt, 2014 kam das Konzept der Ambulance Drone von Alec Momont in die Presse, und seit 2015 befaßt sich auch die Firma Flirtey damit (s.d.).

Diesmal ist es das schwedische Startup FlyPulse mit Sitz in Trollhättan, das eine Notfalldrohne entwickelt hat, die das benötigte Equipment schnell an den Ort des Geschehens liefern soll. Um zu belegen, daß dadurch tatsächlich signifikant Zeit gespart werden kann, wird durch das schwedische Karolinska Institutet in Solna bei Stockholm eine Studie durchgeführt.

Dazu werden insgesamt 18 Teststrecken mit einer Durchschnittsdistanz von 3,2 km ausgewählt. Auf diesen wird jeweils die Drohne und zum Vergleich ein Notarztwagen losgeschickt. Der Versuch wurde so konzipiert, daß die Drohne nach dem Notruf automatisch gestartet wurde und dann autonom zum Ziel flog. Die dafür benötigten Koordinaten können über das Smartphone des Anrufers ermittelt werden.

Im Rahmen der Studie des Forscherteams des Karolinska-Institut, an der Notdienstmitarbeiter, Drohnenpiloten und die Flugsicherung beteiligt sind, werden die Drohnen in zwölf von 53 Fällen eingesetzt, in denen der Verdacht auf einen Herzstillstand bestand. Dabei trifft der Defibrillator elf Mal erfolgreich ein, wobei die Drohnen im Durchschnitt eine Strecke von 3,1 km zurücklegen. Sieben Mal treffen die Drohnen vor dem Krankenwagen ein, wobei der mittlere Zeitunterschied eine Minute und 52 Sekunden beträgt. Allerdings wird kein Drohnen-Defibrillator vor dem Eintreffen des Rettungswagens eingesetzt.

Das Ergebnis spricht klar für den Einsatz der Drohne: Im Durchschnitt benötigte sie lediglich 5 Minuten und 21 Sekunden, um den Defibrillator ans Ziel zu bringen. Der Rettungswagen hingegen kam auf einen Durchschnittswert von 22 Minuten. Bei der Studie gab es allerdings einige einschränkende Faktoren, die den Umfang des Einsatzes der Drohnen begrenzten. So konnten die Fluggeräte nicht bei Dunkelheit, Regen oder starkem Wind fliegen und waren so programmiert, daß sie dicht besiedelte Gebiete nicht überflogen, so daß sie einen Teil der Lieferungen nicht übernehmen konnten.

Im April 2021 startet eine Folgestudie mit einem stärker optimierten System, in der getestet werden soll, ob sich die Drohnen bei mehr Alarmen einsetzen und die Reaktionszeit weiter verkürzen lassen, um so den Zeitvorteil gegenüber dem Rettungswagen zu erhöhen.

Zeitgleich beginnt das schwedische Start-Up Everdrone in vier schwedischen Städten Pilotprojekte für die Zustellung von Defibrillatoren bei einem Notfall. Das Forschungsprojekt ‚Carbon neutral drone service solutions in Southern Finland‘ wird gemeinsam mit dem Partner Forum Virium Helsinki durchgeführt.

Berichten vom Oktober zufolge hat Everdrone von Göteborg aus – über eine Landesgrenze und 800 km Entfernung hinweg – eine Drohne in Helsinki gesteuert, wo diese in mehreren, rund 1,6 km langen Testflügen jeweils in gut fünf Minuten einen Defibrillator zugestellt hat. Die Verbindung zwischen Pilot und Drohne fand dabei über eine normale LTE-Mobilfunkverbindung statt.

Die Aufgabe des Piloten besteht vor allem darin, mit der Luftaufsicht und den Partnern vor Ort zu kommunizieren. Ansonsten markiert er nur das Ziel in einer Karte und drückt auf einen Knopf, woraufhin die Drohne ihren Weg dorthin selbständig plant – unter anderem in Hinblick darauf, den Überflug von Menschenansammlungen zu vermeiden. Erst am Ziel wird der Pilot wieder aktiv, um über die eingebauten Kameras zu prüfen, ob der Landeplatz frei ist und die Drohne ihre Ladung aus 30 m Höhe mit einer Winde abseilen kann.

In ein paar Wochen wird ein fünfter Ort hinzukommen, und insgesamt sind sieben Drohnen im Einsatz, die mehrmals wöchentlich ausrücken. Als nächsten Schritt will Everdrone seine Drohnen auch für Nachtflüge tauglich machen – also mit entsprechenden Positionslichtern und LED-Scheinwerfern ausstatten.

Im Dezember 2021 rettet eine der autonomen Defibrillatoren-Drohnen einem 71-Jährigen offenbar das Leben, der in Trollhättan beim Schneeschaufeln mit einem Herzstillstand zusammenbricht. Durch einen glücklichen Zufall kommt ein Arzt vorbei, der eine Herz-Lungen-Reanimation beginnt, als die Drohne eintrifft und den Defibrillator ohne zu landen mit einer Seilwinde zu dem Patienten herabläßt, mit dem die Herztätigkeit wieder in Gang gesetzt werden kann.

Zwischen der ersten Meldung über die Notrufnummer und dem Eintreffen der Drohne vergehen nur rund dreieinhalb Minuten, der von den Notärzten ebenfalls entsandte Krankenwagen braucht beträchtlich länger.

Ebenfalls im April 2017 wird über die studentische Initiative HORYZN der Technischen Universität München (TUM) berichtet, die eine autonom fliegende Lebensrettungsdrohne mit Defibrillator an Bord entwickelt hat. Das Prinzip ist ähnlich dem der Vorläufer: Sobald die 3 x 2 m große, elektrisch betriebene Starrflügler-Drohne an den Koordinaten des gemeldeten medizinischen Notfalls eintrifft, geht sie in Schwebeflug über und läßt an Seilen einen Defibrillator herunter.

Die technischen Funktionen werden bei einer Flugvorführung im Dezember in Ottobrunn demonstriert, bei der gemeinsam mit dem Bayerischen Roten Kreuz ein Einsatz simuliert und der Prototyp der Öffentlichkeit vorgestellt wird. Im Jahr 2022 will das HORYZN-Team die nötigen Zertifizierungen der deutschen und europäischen Luftfahrtbehörden bekommen.

In diesem Zusammenhang soll auch eine von Medizinern um Mark Hanna vom Maimonides Medical Center erstellte und im Oktober 2019 auf der nationalen Konferenz der American Academy of Pediatrics präsentierte Studie angeführt werden, der zufolge Drohnen während der Stoßzeiten in Brooklyn, New York, schneller an den Zielorten ankommen als Krankenwagen, die oftmals im Verkehr stecken bleiben.

Drohnen können hingegen nur wenige Minuten nach dem Notruf lebensrettende Medikamente wie einen Adrenalin-Autoinjektor oder einen Defibrillator liefern, die das Herz nach einem Stillstand wieder in Gang bringen können.

Auch bei den Konzepten zum außerirdischen Einsatz von Drohnen geht es in diesem Jahr weiter. Im März zeigt das Langley Research Center der NASA elektrisch angetriebene und wiederaufladbare VTOL-Fluggeräte für den Mars, die in Verbindung mit Rovern sehr viel schneller viel mehr Bodenfläche abdecken könnten. Die bisherigen Bodenfahrzeuge schafften im Laufe von viereinhalb Jahren gerade einmal eine Strecke rund 16 km.

Die sich noch in der Prototyp-Phase befindlichen Mars-Drohnen basieren auf neuen Motor- und Batterietechnologien, befördern fortgeschrittene Kartierungs- und Fernsensorsysteme und sind in der Lage, ohne menschliches Eingreifen Langstreckenmissionen durchzuführen. Die Idee ist, zwei Drohnen in einem Rover zu installieren, der zum Mars geschickt wird und als Tender für die autonomen Fluggeräte fungiert. Bei Bedarf würde der Rover einen Roboterarm verwenden, um eine der Drohnen abzulösen und auf den Boden zu stellen, von wo aus die startet und ihre Mission ausführt.

Die Propeller-Drohnen sind speziell an die dünne Atmosphäre des Mars angepaßt und können wechseln zwischen dem vertikalen Flug für Start, Schweben und Landen, und dem horizontalen Flug, um schnell und effizient große Entfernungen zu bewältigen. Nach Ende ihrer Mission landet die Drohne wieder in der Nähe des Rovers, der sie aufnimmt und zum Aufladen auf die Docking-Station setzt. Die Prototypen werden bereits in einer Niederdruckkammer Flugtests unterzogen.

Im Juli folgt ein Vorschlag der NASA, mit ähnlichen System auch den Saturnmond Titan zu erforschen, der als das reichste Labor im Sonnensystem gilt, um die präbiotische Chemie zu studieren. Dabei macht die Vielfalt der Oberflächeneigenschaften des Mondes eine weitreichende Mobilität mit Oberflächenzugang wichtig. Die bisherigen Missionskonzepte sahen dagegen keine Mobilität vor (Lander), keinen Zugang zur Oberfläche (Ballone und Fluggeräte) oder scheiterten an den hohen Entwicklungskosten für diese Umgebung (z.B. große, autarke langanhaltend funktionierende Hubschrauber).

Unter dem Namen Titan Aerial Daughtercraft wird daher als Lösung ein kleiner Drehflügler (< 10 kg) vorgeschlagen, der von einem Ballon oder Lander aus mehrere Einsätze ausführt, um Nahaufnahmen, hochauflösende Bilder und Kartierungsdaten der Oberfläche zu erhalten, der an mehreren Stellen landet, um mikroskopische Bilder und Proben von Festkörpern und flüssigem Material zu sammeln, und der diese anschließend zur Analyse an das Mutterschiff zurückbringt.

Die vorbereitende Studie und Entwicklung eines Modells wird von Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA mit Unterstützung der Firma AeroVironment durchgeführt.

Nur einen Monat später berichten die Fachblogs über einen mit Radioisotopen betriebenen Dual-Quadrokopter namens Dragonfly, der in mehreren Missionen den Titan erforschen soll. Die Entwicklung geht auf ein Team des Johns Hopkins Applied Physics Laboratory zurück.

Der Vorschlag ist allerdings nur einer von zwölf, die derzeit im Rahmen des NASA-Programms New Frontiers für die weitere Entwicklung in Betracht gezogen werden um als vierte Mission des Programms zu starten. Die erste Mission war New Horizons, die im Jahr 2015 ihr primäres Ziel, den Pluto, erreicht hatte, das zweite Projekt war die Jupiter-Erkundungsmission Juno, und die dritte Mission, die 2018 einen Asteroiden untersuchen und bis 2023 eine Probe zurück zur Erde bringen soll, heißt OSIRIS-Rex.

Da die dichte Atmosphäre auf Titan Solarstrom als Energiequelle ineffizient macht, wird auch der Quadrokopter einen thermoelektrischen Multi-Mission-Radioisotop-Generator (MMRTG) verwenden (s.u. Nuklearbatterie). Dadurch kann er tagsüber stundenlange Flüge unternehmen und sich dann nachts wieder aufladen. Die Luftbeweglichkeit des Dragonfly würde die Vielfalt der Proben und Messungen, die gesammelt werden könnten, enorm erhöhen. Man schätzt, daß das Gerät in einem einstündigen Flug 10 – 20 km weit kommen könnte.

Bis Ende 2017 wird die NASA weitere Investitionen in Konzeptstudien für einen oder mehrere der eingereichten Vorschläge ankündigen, während die endgültige Mission bis Mitte 2019 beschlossen und bis 2025 verwirklicht werden soll.

Über die Sache wird im Juni 2019 wieder berichtet, als die NASA die Mission Dragonfly offiziell bestätigt, die nun 2026 starten und den Titan im Jahr 2034 erreichen soll. Die Doppel-Quadrokoptor-VTOL-Drohne soll dort über einen Zeitraum von mehr als zweieinhalb Jahren etwa 25 Sprünge ausführen, Dutzende verschiedener Orte anfliegen, Messungen vornehmen und Beobachtungen machen, und dabei eine Gesamtstrecke von etwa 180 km zurücklegen.

Interessanterweise erscheinen im September Grafiken eines modularen Roboters, der seit 2018 im Jet Propulsion Lab der NASA von dem Robotiker Ali Agha und seinen Mitarbeitern von der Stanford University und der Cornell University entworfen und gebaut wird. Der Gedanke hinter dem konzeptionellen Entwurf lautet: Warum einen Roboter in die Welt schicken, wenn man einen ganzen Haufen auf einmal schicken kann?

Das Shapeshifter-Konzept, das derzeit im Rahmen des NIAC-Programms (Innovative Advanced Concepts) der NASA zur Erkundung der dynamischen Umgebung auf dem Titan entwickelt wird, ist ein modularer, morphender und sich selbst zusammensetzender amphibische Flugroboter, der aus mehreren kleineren Maschinen besteht, die als ‚Cobots‘ bezeichnet werden und sich jeweils separat einsetzen lassen. Er befindet sich noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium, wie man an dem 3D-gedruckten Prototypen erkennen kann.

Dieser kann sich bewegen, indem er auf dem Boden herumrollt, aber er kann sich auch in zwei Hälften teilen, wobei der obere Teil dann in Form einer Drohne in die Luft abhebt. In weiteren Entwicklungsschritten wollen die Forscher den Bot mit Komponenten ausstatten, die u.a. schwimmen, schweben und durch Höhlen navigieren können. Bei der Höhlenforschung könnten die Cobots eine Kette bilden, um den Kontakt mit der Oberfläche aufrechtzuerhalten.

Oder sie könnten sich in eine Kugel verwandeln, um auf flachen Oberflächen zu rollen und Energie zu sparen. Der ‚Mothercraft‘ genannte Landungsteil des Systems, der mit verschiedenen wissenschaftlichen Instrumenten und Werkzeugen ausgestattet ist, würde auch eine Energiequelle für die Cobots darstellen. Das Team schätzt, daß in einen etwa 3 m durchmessenden Lander zehn Cobots passen würden, die auch durch die dichte Atmosphäre des Mondes zu fliegen imstande sind.

Zurück auf der Erde, ist im November 2017 über ein Konzept des Designers Sung Seung Hyun zu berichten, das sich bei einer Umsetzung als Schrecken aller zu schnellen Autofahrer erweisen könnte.

Die Highway Patrol Drone ist zwar (noch) nicht darauf ausgelegt, Strafzettel für Geschwindigkeitsübertretungen zu verteilen, soll aber dabei helfen, das Fahren auf Autobahnen sicherer zu machen. Die Drohnen, die in Abständen auf Kontroll- oder Lichtmasten plaziert werden, bleiben über der Straße angedockt, bis ein Geschehnis ihren Start erfordert.

Wenn beispielsweise ein Unfall passiert, kann die Drohne viel schneller als das Personal am Unfallort eintreffen und Informationen und Bilder in Echtzeit an ein Verkehrskontrollzentrum liefern. Dann können die richtigen Notfalleams, Feuerwehrautos und/oder Beamte losgeschickt werden, was wertvolle Zeit und Ressourcen spart.

Über einen leicht befremdlichen Einsatz wird im Dezember aus Japan berichtet. Demnach will die Firma Taisei gemeinsam mit den Unternehmen Blue Innovation und NTT East die Drohne T-Frend entwickeln, mit deren Hilfe Angestellte dazu gebracht werden sollen, pünktlich Feierband zu machen.

Hierzu soll die Drohne durch die Büros fliegen und das schottische Lied Auld Lang Syne dudeln, das in Deutschland unter dem Namen ‚Nehmt Abschied, Brüder‘ bekannt ist. Der Song signalisiert in japanischen Supermärkten, daß die Geschäfte bald schließen.

Tasei will die Rausschmeißer-Drohne selbst ab April 2018 einsetzen. Im Laufe des Jahres soll sie aber auch anderen Firmen angeboten werden, zu einem Mietpreis von 4.500 $ im Monat.

Ebenfalls im Dezember 2017 folgt die Meldung, daß das Los Angeles Fire Department (LAFD) zur Bekämpfung der immer wieder auftretenden, zerstörerischen Waldbrände nun erstmals ein neues Werkzeug einsetzen wird, welches das Risiko für die Feuerwehrmänner reduzieren könnte: Drohnen.

Bei einer Pressedemonstration startet ein Feuerwehrmann einen von zwei Quadrokoptern und fliegt damit über die Schneise des Skirball-Feuers, das kurz zuvor im noblen Viertel Bel-Air mindestens sechs Häuser zerstört hat. Mit Hilfe von Kameras an Bord überprüft er das betroffene Gebiet und erhält einen genauen Überblick über den Brandverlauf. Eine zweite Drohne trägt eine Infrarotkamera, um die verbleibenden Hotspots zu markieren, welche die Feuerwehrmänner dann aufspüren und endgültig löschen können. Die beiden erfolgreichen Drohnenflüge dauern jeweils etwa 30 Minuten.

Im Vorfeld hatte das LAFD für insgesamt 50.000 Dollar acht Drohnen gekauft und 70 Feuerwehrleute eine Pilotenzertifizierung der FAA erworben. Dies sollte sich aber schnell amortisieren, da die Behörde nun keine Infrarotkameras mehr benötigt, um sie an Hubschraubern mit ihren hohen Betriebskosten zu befestigen.

Das LAFD ist aber nicht die einzige Feuerwehr, die herausgefunden hat, daß Drohnen in Notfällen nützlich sein können. Dem Verkäufer Dronefly zufolge haben seit 2009 schon 347 öffentliche Dienste in den USA, davon 69 Feuerwehren, Drohnen gekauft. Es werden auch einige erfolgreiche Einsätze genannt, so z.B. im März diesen Jahres, als die New Yorker Feuerwehr eine angebundene Drohne benutzt, um ein Gebäude in der Bronx zu überwachen, von dem befürchtet wurde, daß es kollabieren könnte.

Im Juni 2017 nutzte auch die Londoner Feuerwehr eine Drohne während des gigantischen Brandes im Grenfell Tower, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, wo sich die Flammen ausbreiten und wo in dem 24-stöckigen Gebäude noch Bewohner gefangen sein könnten. Trotzdem kostet die in Brand geratene Fassadendämmung 72 Menschen das Leben. Nach Untersuchung des Geschehens beschließt die die Feuerwehr Anschaffung weiterer Drohnen zur Lageerkundung.

Im Juni 2019 wird kontextbezogen über ein neues spanisches Kooperationsprojekt unter Leitung des Telekommunikationsunternehmens Telefónica berichtet, an dem auch Forscher der Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), des Drohnentechnologie-Startups Divisek Systems und des Drohnenbetreibers Dronitec beteiligt sind. Die Daten aus dem Jahr 2018 weisen Spanien als das am stärksten von Waldbränden betroffene europäische Land aus.

Das System, das die Gruppe um Fernando García und Abdulla al-Kaff von der UC3M erarbeitet hat, ist ein Netzwerk von Kommunikationstürmen, von denen jeder sowohl mit einer Wärmekamera als auch mit einer Quadrokopter-Drohne ausgestattet ist, die in einem integrierten Hangar untergebracht ist. Mit seiner Kamera ist der Turm in der Lage, die thermische Signatur von Waldbränden zu erkennen, die in einem Radius von 15 km um ihn herum beginnen.

Wenn ein Feuer entdeckt wird, bestimmt der Computer des Turms die geographische Position des Feuers und aktiviert die Drohne, indem er ihr eine E-Mail mit diesen Koordinaten schickt, wobei dieselbe E-Mail auch an eine Löschmannschaft in einer Basisstation gesendet wird. Die GPS-gesteuerte Drohne fliegt dann autonom zum Feuer, wobei sie ihre Wärmekamera, eine optische Kamera und vier Sensoren verwendet, um die Temperatur in der Umgebung zu bestimmen und Bilder zu erhalten und alles an die Feuerwehrleute zu übermitteln.

Auf der Grundlage dessen, was sie sehen, können diese Personen dann die Drohne anweisen, über ein bestimmtes Gebiet zu fliegen, um sich ein vollständigeres Bild von dem Feuer zu machen. Sobald die Mission beendet ist, fliegt das Fluggerät zurück zum Turm und landet in seinem Hangar, wo die Batterie automatisch aufgeladen wird. Eine erste Ein-Turm-Version des Systems wurde bereits versuchsweise in Zusammenarbeit mit der Notfalldienststelle der Autonomen Region Madrid getestet.

In diesem Kontext soll noch angefügt werden, daß das US-Energieministerium (DOE) im Jahr 2021 finanzielle Mittel für mehrere Projekte zur Bekämpfung von Waldbränden bereitstellt, von denen zwei am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) durchgeführt werden. Hier setzen die Forscher unter der Leitung von Peter Fuhr Drohnen, Sensoren und maschinelles Lernen ein, um Brände zu verhindern und gleichzeitig die durch den Klimawandel verursachten Schäden am Stromnetz zu minimieren.

Hierzu werden Fernerkundungstechnologien entwickelt, die elektrische Lichtbögen und fehlerhafte Geräte sowie die Ausbreitungsmuster von Bränden erkennen können. Durch Waldbrände verursachte Schäden an Übertragungsleitungen können zu großflächigen Stromausfällen führen – während viele Brände wiederum durch Stromleitungen ausgelöst werden. Der Einsatz der ORNL-Drohnen soll daher verhindern, daß Brände durch das Stromnetz ausgelöst werden, und gleichzeitig das Netz vor Bränden schützen.

 

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