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Montag, 16.01.2017
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Flugroboter erforschen Klima der Antarktis

Unbemanntes Miniflugzeug sammelt meteorologische Daten

Unbemannte autonome Flugroboter mit meteorologischen Instrumenten an Bord haben die Antarktis erkundet und dabei wichtige Daten über das Klima gesammelt. Die Miniflugzeuge (M²AV) wurden am Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme (ILR) der Technischen Universität Braunschweig entwickelt und kamen bei einer gemeinsamen Expedition mit dem British Antartic Survey (BAS) von Januar 2007 bis Januar 2008 zum ersten Mal zum Einsatz.
Forschungsstandort Antarktis

Forschungsstandort Antarktis

Die Antarktis spielt für das Weltklima eine wichtige Rolle, deshalb werden dort auch viele umfangreiche meteorologische Untersuchungen durchgeführt. Diese können dank M²AV in Zukunft erheblich ausgeweitet werden. Denn bis auf den Start und die Landung, die funkgesteuert durchgeführt werden, agiert der Flugroboter völlig autonom. Die Route kann von Wissenschaftlern im Voraus am Computer mittels einer digitalen Landkarte festgelegt werden. Während der Flugzeit von 45 Minuten fliegt das „unmanned aerial vehicle“ (UAV)15 bis 300 Meter über dem Boden.

100 Messungen pro Sekunde


Auf den rund 50 Kilometern, die pro Flug zurückgelegt werden, nimmt das Miniflugzeug dabei jede Sekunde bis zu 100 Messungen vor. Der Flugroboter mit einer Spannweite von zwei Metern wiegt sechs Kilo und wird mit Hilfe einer Startleine gestartet - wie klassische Modellflugzeuge auch.

Bei den Messflügen sammelte M²AV Daten zur Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Windgeschwindigkeit in den unteren Luftschichten über der Antarktis, die zurzeit am ILR ausgewertet werden. „Unsere Daten dienen der Grundlagenforschung, sie geben Auskunft über den Energieaustausch zwischen Boden und unteren Luftschichten, langfristig werden die Ergebnisse auch Rückschlüsse auf den Klimawandel zulassen“, so der Braunschweiger Meteorologe Thomas Spieß, der zwölf Monate auf der britischen Forschungsstation Halley auf dem Brunt Ice Shelf für die Messflüge mit dem unbemannten Flugroboter verantwortlich war.


Klima als Herausforderung


Flugroboter beim Einsatz

Flugroboter beim Einsatz

Die klimatischen Bedingungen der Antarktis waren für M²AV eine besondere Herausforderung. Nach zehn Monaten Vorbereitung im ewigen Eis gelang am 30. Oktober 2007 aber schließlich doch der erste erfolgreiche unbemannte Messflug. Bis zum Dezember 2007, im kurzen antarktischen Sommer, folgten 20 weitere Einsätze. Die Miniflugroboter konnten nur fliegen, wenn es wärmer als minus 30 Grad war, sonst froren die Akkus und die Startleine ein, obwohl beide vorgewärmt wurden.

Flugroboter mit enormen Vorteilen


„Die Vorteile, Messungen mit UAVs vorzunehmen sind enorm“, sagt Spieß. Sie können unter anderem dort eingesetzt werden, wo es gefährlich und unwegsam ist. Die Messungen sind zudem kostengünstig, da die kleinen Flugroboter immer wieder zurückkehren.

Am ILR wird das Trägerflugzeug „Carolo“ T 200 zurzeit weiter entwickelt. Als nächste Herausforderung soll es Hindernisse selbstständig erkennen und ihnen ausweichen. „Damit wollen wir die Einsatzmöglichkeiten autonomer Miniflugzeuge noch ausbauen“, so der Institutsleiter des ILR, Professor Peter Vörsmann.

Autonome Erforschung der Atmosphäre hat begonnen


Das BAS ist auf jeden Fall vom ersten Einsatz der Flugroboter ganz begeistert. „Die Zukunft der autonomen Erforschung der Atmosphäre hat begonnen“, urteilt der BAS-Forscher Phil Anderson. Gemeinsames Ziel vom ILR und BAS ist es, dass die autonomen Flugroboter auch im langen antarktischen Winter eingesetzt werden können, da zu dieser Jahreszeit bislang noch keine flächendeckenden Messungen möglich sind.
(idw - Technische Universität zu Braunschweig, 06.05.2008 - DLO)
 
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