Drohnen: Der Traum vom Fliegen 4.0

Wem das Warten auf autonom fahrende Autos zu lange dauert, der fliegt eben. Von hier und jetzt ins Büro, zum Flughafen oder Bahnhof, zum Skifahren ins Engadin. Mit der eigenen Drohne oder dem Flugtaxi. Auch sonst können die smarten Flieger recht nützlich sein.
Mit Hilfe von Drohnen kann man Leben retten, Leben beenden, Waldbrände löschen, Weinreben vor Pilzbefall schützen, Pakete liefern, spielen und vieles mehr und zwar schneller, gezielter und eleganter als mit herkömmlichen Mitteln. Auch sicherer und leiser? Kommt darauf an. Tatsache ist: Das Fliegen der nächsten Generation beflügelt die Fantasie und eröffnet den Luftraum für Forschung und Entwicklung. Dass bis jetzt noch nicht mal die seit langem angekündigten autonomen Autos in Fahrt gekommen sind, hält die Euphorie nicht auf; eher im Gegenteil.

Schlagzeilen der vergangenen zwölf Monate melden Erstaunliches:

Zwei Surfer mit Drohne gerettet. Drohnen bringen Handyempfang in Hurrikan-Gebiete. Heben autonome Flugtaxis bald ab? Werder Bremen gibt Drohnen-Einsatz zu. Erneut Drohnen-Alarm in London. Die Meldungen zeigen: Drohnen sorgen für Turbulenzen und sie bieten jedem etwas – Hobbyfilmern und dem Militär beeindruckende Luftaufnahmen, dem Fußballverein Informationen über die Trainingstaktik des Gegners, und Unternehmen eröffnen sie neue Geschäftsfelder und bisher ungeahntes Innovationspotenzial.InnovationInsight_2019_Q1 Drohnen

Die Meldungen zeigen: Drohnen sorgen für Turbulenzen und sie bieten jedem etwas – Hobbyfilmern und dem Militär beeindruckende Luftaufnahmen, dem Fussballverein Informationen über die Trainingstaktik des Gegners, und Unternehmen eröffnen sie neue Geschäftsfelder und bisher ungeahntes Innovationspotenzial.

Logistik: Luftpost neu definiert

Im kommerziellen Bereich entdeckt vor allem die Logistik- und CEP-Branche (Courier, Express, Parcel) neue Möglichkeiten: Lieferdrohnen stehen nicht im Stau, überwinden natürliche Barrieren wie Gewässer oder Berge und erreichen damit auch schwer zugängliche Gebiete. Das konnte etwa die Deutsche Post DHL Group in ihrem Forschungsprojekt Deliver Future zum Warentransport per Paketkopter nachweisen. Erfolgreich testete sie sechs Monate lang die Lieferung von Medikamenten per Drohne auf eine Insel im Viktoriasee in Ostafrika. Der autonom fliegende DHL-Paketkopter 4.0 schaffte 60 Kilometer Flugstrecke vom Festland bis zur Insel in durchschnittlich 40 Minuten.

Personentransport: flying carpets 4.0

Der Warentransport ist das eine – der Personentransport etwas anderes. Der Traum vom fliegenden Teppich könnte sich in naher Zukunft erfüllen. Die Volocopter des gleichnamigen Bruchsaler Unternehmens haben – zumindest PR-mässig – besonders kräftigen Aufwind, seit in Dubai City im September 2017 der erfolgreiche Erstflug stattfand, allerdings noch unbesetzt. Der Kronprinz des Emirats hatte zwar den Startknopf gedrückt, stieg aber, nach dem Pressefoto und vor dem Abflug, wieder aus. Im Echtbetrieb soll der von 18 kleinen Rotoren elektrisch angetriebene Multikopter zwei Personen befördern können. Die Vision dahinter: Man ruft ein Taxi, es kommt angeflogen, und weil die Bedienung zumindest für digital natives selbsterklärend ist, braucht man keinen Piloten. „Besonders leise“ solle der Volocopter sein, „kostengünstig“ und das „Fliegen für jedermann“ ermöglichen, kündigt die Homepage an, ohne Details zu nennen.

Flugtaxis und Passagierdrohnen

Ausser Volocopter entwickeln noch weitere Unternehmen Flugtaxis. Aus Wessling bei München stammt Lilium, 2015 gegründet von vier Absolventen der Technischen Universität München. Ihr Lilium Jet mit VTOL-Technologie (vertical take off and landing) soll eine Reichweite von 300 Kilometern und eine Höchstgeschwindigkeit von 300 Stundenkilometern haben. Für 2025 kündigt das Start-up auf der Homepage an: „You can book a Lilium Jet“.

In China entwickelte das Unternehmen Ehang die autonome Passagierdrohne Ehang 184 AAV (Autonomous Aerial Vehicle), die über 100 km/h erreichen kann. Im Februar 2018 beförderte Ehang 184 erstmals einen Passagier, den Gründer und CEO des Unternehmens, Huazhi Hu. Zukünftige Nutzer sollen die Ein-Personen-Drohne per App zum Landeplatz rufen, auf dem Display das Ziel eingeben, mittels vier Doppelrotoren senkrecht aufsteigen und landen. Geplant ist ein Zweisitzer mit einer maximalen Zuladung von 280 Kilo.
Ob dank Flugtaxi und -lieferdienst Staumeldungen bald der Vergangenheit angehören und der Strassenlärm verebbt, sei dahingestellt. In Zürich musste ein Testbetrieb zur Beförderung von Blutproben zwischen Klinik und Labor bereits nach einem Tag eingestellt werden. Bewohner hatten sich über den Lärm beschwert. Möglicherweise verlagern sich unsere derzeitigen Probleme nur ein paar Meter nach oben.

Landwirtschaft: erdverbundene Höhenflüge

Es mag überraschen, was Bitkom, der Digitalverband Deutschlands, meldet: „Bauern sind einmal mehr Vorreiter der Digitalisierung. In keiner anderen Branche werden Drohnen vergleichbar intensiv genutzt wie in der Landwirtschaft“, erklärt Bitkom-Hauptgeschäftsführer Bernhard Rohleder in einer Pressemitteilung seines Verbandes. Anwendungsfelder gibt es viele: Drohnen, die mit einer Wärmebildkamera ausgestattet sind, können Tiere vor dem Mähtod retten, und der Blick von oben zeigt anhand der unterschiedlichen Färbung der Felder, wann der richtige Zeitpunkt zum Düngen, Bewässern, Ernten ist. So entwickelte die chinesische Firma DJI den Oktokopter Agras MG-1 speziell zum Versprühen flüssiger Herbizide, Pestizide und Dünger. Neben den erwartbaren Vorzügen wie Zeit- und Mengenersparnis, zentimetergenaues Sprühen und leichte Bedienbarkeit besticht der filigrane Landwirtschaftshelfer durch die raffinierte Konstruktion: Nach Gebrauch lässt er sich zusammenklappen und im Kofferraum transportieren.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR forscht an einem Früherkennungssystem für Pilzbefall an Weinreben: Ein Laser sendet von einer Drohne aus unsichtbare und für Mensch wie Tier unbedenkliche Strahlen. Wenn die Strahlen auf Reben treffen, beginnen befallene Trauben zu fluoreszieren. Die Schweizer Firma AgriCircle hat die neue Technik 2018 am Weinberg Höcklistein in Rapperswil am Zürichsee getestet. An Bord des Hexakopters Aibot X6 befand sich eine Hyperspektralkamera, die Inhaltsstoffe des Weinblattes sichtbar macht und Rückschlüsse auf die Pflanzengesundheit erlaubt. „In vino veritas“ bekommt auf diese Weise eine ganz neue Bedeutung.

Rettungsdrohnen: Hilfe von oben

Nicht nur Feldhasen, Rehkitze und Weinernten können mittels Drohnen gerettet werden, auch Menschenleben. Die Luftrettung des ADAC, Allgemeiner Deutscher Automobil-Club, prüft den Einsatz bemannter Multikopter im Rettungsdienst. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Notfallmedizin und Medizinmanagement der Ludwig-Maximilians-Universität München simuliert der ADAC ab Frühjahr 2019 Luftrettungseinsätze mit den Volocoptern aus Bruchsal, anschliessend soll es erste Forschungsflüge geben.
Kommt ein Defibrillator geflogen … Bei einem Herzstillstand kommt es auf jede Minute an, Notärzte sind jedoch nicht immer und überall rechtzeitig zur Stelle. Defibrillator-Drohnen, wie sie u. a. das schwedischen Start-up Flypulse entwickelt und die bereits im Testbetrieb fliegen, könnten Abhilfe schaffen – oder ganz einfach mehr Menschen, die Erste Hilfe leisten, denn die stehen unter Umständen direkt neben dem Kollabierten.

Die Drohnen des Start-ups MamaBird, gegründet von einem US-Amerikaner und einem Malawier in Washington DC, sollen in naher Zukunft Medizin, Impfstoffe und Nahrungsmittel für Schwangere, Mütter und Kinder in entlegene Regionen von Malawi transportieren, später auch in andere Gegenden.

Die Deutsche Lebensrettungsgesellschaft DLRG nutzt Drohnen vor allem zur Suche nach Vermissten. Aus der Luft haben die Einsatzkräfte in der Regel einen besseren Überblick über unwegsames Gelände; auch unter Wasser leisten Drohnen mit hochauflösenden Kameras gute Dienste. Denkbar, aber bisher laut DLRG noch in einer „hoch dynamischen Innovationsphase“ ist die Idee, Drohnen könnten als autarkes Hilfsmittel Ertrinkende retten.
Löschflugzeuge und –hubschrauber sind schon seit Jahrzehnten im Einsatz, -drohnen sind noch in der Testphase. Nun hat das Start-up Aerones aus Riga eine Schwerlast- zu einer Löschdrohne umgebaut; eine Übung im Sommer 2017 verlief erfolgversprechend. Das lettische Unternehmen meldet derzeit ein Patent auf die Technologie an. Der Zynismus der Geschichte: Defekte (Hobby)drohnen haben schon mehrere Waldbrände ausgelöst, und beim Versuch, Brände zu filmen, wurden Löschflugzeuge von Drohnen behindert.

 

Drohnen und Drohnenabwehr

So sinnvoll die Drohnen sein mögen – sie können auch anders. Surren und nerven und stören beispielsweise. Wer lässt sich schon gerne von der fliegenden Kamera des Nachbarn in den Garten linsen? Ein schwereres Kaliber sind Störmanöver, wie Anfang des Jahres, als am Flughafen Gatwick tausende Flüge ausfielen, weil Drohnen gesichtet wurden. Die Angst vor terroristischen Anschlägen steigt. Klar, dass der Wettlauf um Innovationen zwischen Drohnen und deren Abwehr längst begonnen hat. Bei der Abwehr unterscheidet man passive Massnahmen (z. B. Alarm auslösen) und aktive: Beim Jammen lassen Störsignale die Funkverbindung zur Drohne abreissen und zwingen sie zu landen. Beim Spoofing wird der Drohne ein falsches GPS-Signal gesendet, um sie von ihrem Kurs abzubringen. Natürlich kann man, je nach dem Selbstverständnis der Luftabwehr des dahinterstehenden Staates, die bedrohlichen Flugobjekte auch abfangen oder abschiessen, mittels Laser, Wasserwerfer, Schusswaffe, Kamikazedrohnen; oder man macht sie flugunfähig mit Kleber, starkem Schall oder einer Leine.

Höher, weiter, mehr

Ob Hobby-, gewerbliche oder militärische Drohnen – der Boom hat gerade erst begonnen. Laut NZZ sind in der Schweiz über 80 Unternehmen mit über 2500 Arbeitsplätzen in der digitalen Luftfahrt tätig. Die Deutsche Flugsicherung geht davon aus, dass bis zum Jahr 2020 die Zahl der Drohnen in Deutschland auf über eine Million steigt. Den weltweiten Umsatz, der mit dem Vertrieb von zivilen Drohnen im Jahr 20121 erzielt wird, schätzt das Statistikportal statista.com auf rund fünf Milliarden US-Dollar liegen. Die Flughöhe ziviler Drohnen ist gesetzlich limitiert – die Erwartungen dagegen steigen höher und höher.

UAV, UAS, AAV etc

Drohnen, Mikro- und Multicopter sind unbemannte Luftfahrzeuge, kurz UAV (Unmanned Aerial Vehicles) oder AAV (Autonomous Aerial Vehicle). Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation ICAO (International Civil Aviation Organization) spricht von UAS (Unmanned Aircraft Systems). Multicopter heissen sie, weil sie mehrere Rotoren besitzen: Quadrocopter vier, Hexacopter sechs und Octocopter acht Rotoren. Die unbemannten Luft- oder Unterwasserfahrzeuge werden entweder von Menschen aus der Ferne gesteuert oder von einem integrierten oder ausgelagerten Computer und sind damit teil- oder vollautonom. In der Schweizer Gesetzgebung kommt der Begriff Drohne gar nicht vor; die unbemannten fliegenden Objekte gelten als Flugzeugmodelle. Passagierdrohnen sind selbstredend immer mit mindestens einer Person besetzt und daher eigentlich gar keine Drohnen. Aber Medien und Menschen nehmen das nicht immer so genau mit den Bezeichnungen.

Am Drohnenboom beteiligt

… sind neben den genannten Firmen noch viele weitere. Gerade die Schweiz gilt aufgrund der pagmatischen Gesetzgebung bereits als Drohnen-Mekka, und im so genannten Drone-Valley zwischen den Technischen Hochschulen Zürich und Lausanne wurden in den vergangenen Jahren über 80 entsprechende Startups gegründet.

Dronistics

Die Lieferdrohne im eigenen Schutzkäfig kann wie ein Paket geöffnet, nach Gebrauch zusammengefaltet und in die Schublade gesteckt werden.

Wingtra

Das ETH-Spin-off entwickelt auf Kartografie und Topografiereliefs spezialisierte Flugroboter.

Verity Studios

Die dynamischen Fluggeräte des Zürcher Start-ups kommen bei Entertainment-Events zum Einsatz, u. a. bei Auftritten von Cirque du Soleil und Shows im Madison Square Garden.

Dedrone

Die Drohnenabwehr-Technologie des Kassler Unternehmens erkennt verdächtige Flugobjekte, kann Gegenmassnahmen einleiten und soll vor Spionage, Schmuggel, Terrorakten und Verletzungen der Privatsphäre schützen.

Drone Delivery Canada

Das Unternehmen mit Sitz in Toronto will nicht weniger als eine „Eisenbahn am Himmel“ schaffen, mit anderen Worten: innovative und kostengünstige Logistiklösungen für die vielen abgelegenen kanadischen Gemeinden entwickeln.