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Zivile Drohnentechnik

Zivile Drohnentechnik: Höhenflug

Sie sind effizient, vielseitig und relativ leicht zu bedienen – Drohnen fliegen Einsätze für die Filmindustrie, die Landwirtschaft oder das Rettungswesen. Die rasante Entwicklung dieser Technik ist auch eine Herausforderung.

Dachziegel rutschen, Glas splittert – Verfolgungsjagd im James Bond-Film „Skyfall“. Auf dem Motorrad rast er über die Dächer Istanbuls. Der Zuschauer hält den Atem an: Die Stege sind schmal, ein falscher Schlenker, und der wohl bekannteste Geheimagent der Filmgeschichte stürzt ab. Aber wie wird so eine Jagd gedreht? Die Antwort ist 25 Kilo schwer, heißt 3.0 SARAH – eine Flugdrohne. Zwei Oscars haben die Entwickler, das belgische Unternehmen Flying Cam, bereits gewonnen. Derzeit kommen etwa 90 Prozent der Drohnen bei Film- und Fotoaufnahmen zum Einsatz, doch auch der Bedarf in der Industrie und im Agrarsektor steigt rasch an. Sogenannte Unmanned Aircraft Systems (UAS) oder Unmanned Aircraft Vehicles (UAV), also unbemannte Luftfahrzeuge, erobern den Luftraum in großer Geschwindigkeit. Wie viele Flugdrohnen genau unterwegs sind, ist nicht bekannt. In den meisten Ländern müssen sie nicht registriert werden. Eine Studie aus dem vergangenen Jahr schätzt, dass alleine in den USA 600.000 Drohnen gewerblich genutzt werden, die Zahl der privaten Drohnenpiloten dürfte wesentlich höher liegen. Experten rechnen damit, dass die Zahl der Drohnen bis 2020 auf 4,7 Millionen UAVs ansteigt.

Heute werden Drohnen hauptsächlich im zivilen Bereich eingesetzt, entwickelt wurden sie jedoch ursprünglich für das Militär. Im Wesentlichen gibt es drei Systeme: Drohnen mit Multirotoren ähneln äußerlich und im Flugverhalten einem kleinen Hubschrauber. Drohnen mit Tragflächen arbeiten wie ein konventionelles Flugzeug. Am beliebtesten sind Hybrid-Systeme. Sie verfügen über mehrere Flügel, wobei jeder einzelne mit einem dreh- und kippbaren Antrieb bestückt ist – so hat ein Quadrocopter vier Flügel, der Octocopter sogar acht, was unter anderem seine Traglast vergrößert.
„Die Kosten hängen von der Anwendung ab“, sagt der Ingenieur Uwe Nortmann. Er leitet die Geschäftsstelle des deutschsprachigen Dachverbands für unbemannte Luftfahrt in Europa (UAV DACH). „Flugdrohnen für den Hobbygebrauch gibt's schon für 20 bis 100 Euro. Wer höhere Ansprüche hat, bekommt für einen Preis von bis zu 2.000 Euro Drohnen, die problemlos hochwertige Kameras transportieren.“ Sie ermöglichen Aufnahmen in 4K-Qualität, dem digitalen Videoformat mit der aktuell höchsten Auflösung. In solchen Geräten sind schon einige Features eingebaut. Sie können zum Beispiel über einen Ultraschall-Sensor Hindernisse erkennen, sie bestimmen über Laser oder Infrarot ihre Flughöhe und halten selbst bei Wind ihre Position. „Bei gewerblichen Drohnen, die für große Lasten geeignet sind, steigen die Kosten leicht auf 200.000 Euro“, sagt Nortmann. Geforscht wird derzeit übrigens an jedem Ende der Skala: Als kleinste steuerbare Drohne der Welt, die sich selbstständig mit Strom versorgt, gilt derzeit Piccolissimo, die an der University of Pennsylvania in einem 3D-Drucker entstanden ist. Sie wiegt weniger als 2,5 Gramm. Auf der anderen Seite arbeitet Airbus an dem Projekt Vahana, das eine Science-Fiction-Vision Wirklichkeit werden lassen soll: Flugkapseln, die ferngesteuert Menschen befördern, bekannt aus dem Film „Blade Runner“. Die ersten Testflüge des Prototypen sind noch in diesem Jahr geplant.

„Drohnen sind die Zukunft“, ist Nortmann überzeugt. „Sie werden unser Verkehrswesen revolutionieren.“ Er stellt sich eine Welt vor, in der niemand mehr eigene Autos besitzt. „Dann fordert man per App ein Luftfahrzeug an, lässt sich ans Ziel bringen und steigt wieder aus.“ Voraussetzung wäre allerdings, dass die Drohnen vollautomatisch reagieren und untereinander kommunizieren. Die Forschungen laufen. So ließ der amerikanische Halbleiterherstellers Intel auf einem bayerischen Fußballfeld 500 Drohnen gleichzeitig fliegen und den Abendhimmel beleuchten, gesteuert von einem einzigen Piloten – die Show kam ins Guinessbuch der Rekorde.

Ist das nicht bloß Spielerei? „Absolut nicht“, sagt Nortmann. „ Die Industrie und die Agrarwirtschaft profitieren enorm von dieser technischen Entwicklung.“ Ausgestattet mit Kameras und Sensoren helfen die Geräte schon jetzt dabei, beispielsweise den Erntezustand von Pflanzen zu erkennen oder punktuell Schädlinge zu bekämpfen. In der Industrie inspizieren sie schwer erreichbare Bereiche wie Windkraftanlagen, Solardächer und Schornsteine. Oder sie kontrollieren Regionen, die für den Menschen gefährlich sein könnten. Daher setzt auch das Rettungswesen große Hoffnungen in diese Technik. Drohnen-Rudel könnten etwa in Katastrophengebieten nach Verletzten suchen oder Schäden melden. Derzeit allerdings dürfen sie in den meisten Ländern nur in Sichtweite des Piloten fliegen, weil sie etwa beweglichen Hindernissen wie Vögeln noch nicht ausweichen können. „Das funktioniert zwar bereits“, erklärt Nortmann, „aber die Drohnen müssen auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten in Echtzeit ausweichen können.“ Und natürlich ist es essentiell, dass sie sich gegenseitig erkennen.
Die größten Herausforderungen bleiben die Sicherheit und rechtliche Aspekte. .Wer stellt sicher, dass Datenschutz und Privatsphäre gewahrt bleiben, wenn immer mehr Kameradrohnen abheben? Wie lässt es sich verhindern, dass Mitbewerber durch Drohnen Industrieanlagen ausspionieren? Während die einen die technischen Möglichkeiten der UAVs verbessern, arbeiten andere daher an Drohnenabwehrsystemen, um Flugdrohnen von Orten fernzuhalten, wo sie nicht erwünscht sind.

Neue Pflichten für deutsche Drohnen-Piloten?

Eine Verordnung des Bundesverkehrsministeriums wird derzeit im Bundesrat diskutiert. Sie soll einen verbindlichen Rechtsrahmen schaffen. Das sind die wichtigsten Forderungen:

Kennzeichnungspflicht: An alle Flugdrohnen, die mehr als 250 Gramm wiegen, kommt eine Plakette mit der Adresse des Eigentümers.

Kenntnisnachweis: Wiegt die Drohne mehr als zwei Kilo, muss der Pilot spezielle Kenntnisse für den Betrieb nachweisen.

Erlaubnispflicht: Bei Geräten über fünf Kilo oder für Nachtflüge ist eine Erlaubnis der Landesluftfahrtbehörden nötig. Gewerbliche Betreiber können sich genehmigen lassen, dass die Drohnen – anders als jetzt – sogar außer Sichtweite fliegen dürfen.

Betriebsverbot: Es werden sensible Bereiche festgelegt, in denen grundsätzlich keine Drohnen fliegen dürfen, etwa über Menschenansammlungen, Industrieanlagen, Naturschutzgebieten, in der Nähe von Flughäfen oder über Einsatzorten der Polizei.

Flughöhe: Außerhalb von Modellfluggeländen darf sie nicht mehr als hundert Meter betragen.

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Wird es eng in der Luft?

Herr Nortmann, wo und wie hoch dürfen Drohnen überhaupt fliegen?

International einheitliche Regelungen gibt es leider nicht. Schweden hat Drohnen mit Kameras zum Beispiel ganz verboten, in Russland brauchen Sie einen Flugplan, und in Spanien ist bei 120 Metern Höhe Schluss. Für Deutschland wird gerade eine Verordnung verabschiedet, weil es für Privatleute noch keine klaren Regeln gibt. Bislang braucht man nur für den gewerblichen Drohnenflug eine Genehmigung.

Was ist aus Ihrer Sicht neben den fehlenden Vorschriften das größte Problem im Luftraum?

Zum einen sollten alle Drohnen registriert sein. Die USA haben das für Geräte ab 250 Gramm bereits eingeführt – im Idealfall wird es eines Tages so sein, dass sich die Drohnen beim Start automatisch bei einem übergeordneten System anmelden. Zum anderen kennen sich viele Piloten nicht aus. Es müsste eine Art Drohnen-Führerschein geben, außerdem eine technische Kontrolle ähnlich dem TÜV bei Fahrzeugen.