„ALADINA cleared for takeoff“ Drohne der TU Braunschweig bereitet sich auf Einsatz bei Studie zur Feinstaub-Belastung durch Flugverkehr vor
Ultrafeinstaub kann in die Lunge eindringen und damit Erkrankungen der Atemwege auslösen. Im Rahmen einer Studie für das Forum Flughafen und Region (FFR) untersuchen verschiedene Forschergruppen, welchen Einfluss der Flugverkehr und weitere Quellen wie Straßenverkehr und Industrie in der Region rund um den Flughafen Frankfurt auf die Belastung der Bevölkerung durch Ultrafeinstaub haben. Beteiligt daran ist auch das Institut für Flugführung der Technischen Braunschweig mit dem unbemannten Forschungsflugzeug ALADINA.
ALADINA und das Team von Fraport sowie der TU Braunschweig vor den Transpondertests auf der Nord-West-Bahn des Flughafen Frankfurt (v.l.: Rebecca Kohl, Andreas Schlerf, Lutz Bretschneider, Sven Bollmann). Die metallisch glänzende Fläche auf der Oberseite ist die Transponder-Antenne. Bildnachweis: Sven Bollmann/TU Braunschweig
In den kommenden drei Jahren sind verschiedene Messungen und Simulationen zur Freisetzung und Ausbreitung von ultrafeinen Partikeln (Größenbereich kleiner 100 Nanometer) in der Rhein-Main-Region geplant. Die Ultrafeinstaub (UFP)-Belastungsstudie wird vom Umwelt- und Nachbarschaftshaus, der Geschäftsstelle des Forums Flughafen und Region (FFR), finanziert und vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig koordiniert. Sie ist Teil eines umfassenden Forschungsprojekts des FFR, in dem neben der Belastung der Bevölkerung durch Ultrafeinstaub in einem weiteren Schritt auch deren gesundheitlichen Auswirkungen untersucht werden.
Verteilung von Ultrafeinstaub in Abhängigkeit von der Höhe
Im Rahmen des Projekts plant das Institut für Flugführung der TU Braunschweig Messungen von Ultrafeinstaub-Partikeln, im Besonderen deren Verteilung in Abhängigkeit von der Höhe. Dafür kommt das unbemannte Forschungsflugzeug ALADINA (Application of Light-Weight Aircraft for Detecting In-situ Aerosol) zum Einsatz, mit dem im Oktober 2021 bereits die Verteilung von Feinstaub mit der Höhe in der Kontrollzone des Flughafens BER gemessen wurde.
Die Konzentration von Luftschadstoffen hängt stark von der Beschaffenheit der Atmosphäre ab: Bei einer Temperaturinversion reichern sich die Schadstoffe in Bodennähe an. Bei starker Durchmischung in der Höhe verteilen sich die Schadstoffe mit der Höhe und über eine größere Entfernung, so dass in Bodennähe geringere Konzentrationen sind. Die Verteilung der Schadstoffe mit der Höhe liefert also eine wichtige Information für Simulationen.
ALADINA nach erfolgreichen Transpondertests kurz vor der Landung in Frankfurt. Bildnachweis: Sven Bollmann/TU Braunschweig
Erste Tests am Flughafen erfolgreich
Für die Vorbereitung von Drohnen-Flügen in der Umgebung von Flughäfen sind besondere Sicherheitsvorkehrungen nötig. Unter anderem ist das unbemannte Messflugzeug ALADINA dafür mit einem Transponder ausgerüstet und wird damit anderen Flugzeugen und den Fluglotsen angezeigt. Da aktuell eine Landebahn des Flughafens Frankfurt wegen Reparaturarbeiten nicht in Betrieb ist, konnten dort zum Projektstart kurzfristig der Transponder, die Flugfunkausrüstung und die Verfahren zur Planung und Durchführung der Flüge getestet werden.
„Die kurzfristigen Tests der TU Braunschweig zusammen mit der Betreibergesellschaft des Flughafens Frankfurt, der Fraport AG, und der Deutschen Flugsicherung (DFS) waren durch die schnelle und gute Zusammenarbeit sehr erfolgreich“, berichtet Lutz Bretschneider vom Institut für Flugführung, der als Sicherheitspilot für Start und Landung sowie die Überwachung der Flüge verantwortlich ist. „ALADINA flog, ohne den Flugbetrieb am Flughafen Frankfurt zu stören. Das Transpondersignal war über den gesamten Flug sichtbar. Der Flugbereich wurde wie geplant eingehalten. Die Kommunikation mit den Fluglotsen funktionierte sehr gut.“
Damit kann das Institut für Flugführung nun in die Detailplanung für die Ultrafeinstaub- Messungen gehen.
Was ist Ultrafeinstaub?
Ultrafeinstäube sind die kleinsten Partikel des Feinstaubs. Sie sind kleiner als 100 Nanometer (= 0,1 Mikrometer) und damit bedeutend kleiner als die üblicherweise betrachteten Feinstäube PM10 oder PM2.5, die jeweils 10.000 Nanometer bzw. 2.500 Nanometer maximale Größe aufweisen. Durch die geringe Größe können Ultrafeinstaubpartikel besonders leicht in die Lunge eindringen und sogar in den Blutkreislauf gelangen.
Projektdaten
Im April 2023 startete mit der vom Umwelt- und Nachbarschaftshaus (UNH), Geschäftsstelle des Forum Flughafen und Region (FFR), beauftragten „UFP-Belastungsstudie“ das erste von zwei zentralen Vorhaben zur Beurteilung der Belastung der Region mit ultrafeinen Partikeln (UFP) und deren gesundheitlicher Auswirkungen. Die Belastungsstudie wird von einem Konsortium unter Federführung des Leibniz‐Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) durchgeführt. Mit dem Abschluss der Belastungsstudie wird im Jahr 2026 gerechnet.