Rekordverdächtig: In 10.000 Meter Höhe über der Ostsee zum Projektabschluss Meteorologische Drohne der TU Braunschweig erreichte am 26. Oktober 2021 ihre Zielhöhe

Während der letzten Messkampagne im Projekt AEROMET_UAV unter der Projektleitung von Dr. Astrid Lampert wurde mit dem Flugsystem die Zielhöhe von zehn Kilometer erreicht. Das unbemannte Flugsystem LUCA sammelt dabei meteorologische Daten, die als Grundlage für Wettermodelle und die Wettervorhersage unerlässlich sind. Das Projekt AEROMET_UAV wurde im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND mit insgesamt 710.558 Euro durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert.

Bei den Messflügen zur Vertikalsondierung der Atmosphäre hat LUCA (Lightweight Unmanned high Ceiling Aerial system) das Potential bestätigt, Radiosondenmessungen (Wetterballons) zu ergänzen und zumindest teilweise ersetzen zu können. An das Flugsystem, an dessen Entwicklung das Institut für Flugführung der TU Braunschweig durch Dr.-Ing. Konrad Bärfuss beteiligt war, werden hohe Anforderungen gestellt: Es werden bei Messeinsätzen Windgeschwindigkeiten über 100 Kilometer pro Stunde erwartet, Temperaturen von bis zu -80 Grad Celsius können auftreten. Eine reelle Gefahr geht dabei auch von einer Vereisung des Fluggerätes aus, weshalb ein Vereisungssensor integriert wurde.

LUCA hat eine Spannweite von 1,75 Meter und ein Gewicht von sechs Kilogramm. Eine besondere Herausforderung beim Design war, ausreichend Energie in Form von Akkus in ein möglichst leichtes System zu integrieren. Außerdem soll das System auch im Falle von Störungen weiterhin sicher fliegen und steuerbar bleiben. Und: Die Sensorik soll bei der automatischen Landung in einem Landenetz nicht beschädigt werden. Das Flugzeug muss schneller fliegen als die maximale Windgeschwindigkeit, für die es gebaut wurde, und ist daher schwer von Hand zu starten und landen.

Nachhaltige Messungen möglich

Im Vergleich zu herkömmlichen Radiosonden bietet LUCA den Vorteil, dass es wieder zum Startplatz zurückkehrt. So können auch teurere Sensoren bei Bedarf nachträglich noch mal überprüft werden – und natürlich wiederverwendet werden. Da Flüge bis in eine Höhe von zehn Kilometern in Deutschland aktuell nur in militärischen Sperrgebieten möglich sind, erfolgten die Testflüge in Zusammenarbeit mit dem Truppenübungsplatz Todendorf/Putlos mit Küstenanbindung in Schleswig-Holstein.

Neuland, aber kein Weltrekord

Flugsysteme mit Solarpaneelen haben in der Vergangenheit bereits größere Höhen erreicht. Deshalb stellen die Flüge im Forschungsprojekt keinen Weltrekord nach den Richtlinien der Fédération Aéronautique Internationale (FAI) dar. „Jedoch gab es bisher weltweit keine vergleichbaren meteorologischen Vertikalsondierungen mit kleinen unbemannten Flugsystemen bis in solche Höhen, womit das Projekt besonderes Neuland beschritten hat“, sagt Dr. Astrid Lampert, die das Projekt leitet.

Start mit Katapult, Landung im Netz

Aufgrund seiner im Verhältnis zur Größe hohen Abflugmasse wird das Flugsystem mit einem eigens dafür ausgelegten Katapult gestartet. Auch die Landung erfolgt eher unkonventionell – ein horizontales Netz fängt LUCA nach dem Landemanöver im Sturzflug ab.

Mit dieser Messkampagne geht das Forschungsprojekt AEROMET_UAV (Aufwertung und Erweiterung meteorologischer Datenerfassung durch Meteorologisches UAV) erfolgreich zu Ende. Dr. Lampert: „Wir hatten bei dem Projekt mit vielen technischen Schwierigkeiten zu kämpfen. Dazu kam die Corona-Pandemie, wodurch der geplante Einsatz in der Antarktis unmöglich wurde. Wir freuen uns, dass wir zeigen konnten, dass die Entwicklung des Systems erfolgreich war und wir interessante Messdaten gewinnen konnten, die wir nun direkt mit vor Ort gewonnenen Wetterballondaten vergleichen.“

Am 22. November 2021 von 10 bis 13 Uhr findet die öffentliche Abschlussveranstaltung zum Projekt statt. Gäste sind herzlich willkommen, die Zugangsdaten finden Sie hier.

Projektdaten:

An der Entwicklung des Flugsystems beteiligt sind neben der TU Braunschweig der Deutsche Wetterdienst (DWD), das Alfred-Wegener-Institut des Helmholtz-Zentrums für Polar- und Meeresforschung (AWI) sowie die Firma exabotix GmbH. Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) fördert das Projekt über drei Jahre. Die gesamte Förderung beträgt 716.000 Euro. Projektbeginn war der 1. August 2018 und endete am 31.10.2021.

Über den mFUND des BMVI:

Im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND fördert das BMVI seit 2016 datenbasierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte für die digitale und vernetzte Mobilität 4.0. Die Projektförderung wird ergänzt durch eine aktive fachliche Vernetzung zwischen Akteuren aus Politik, Wirtschaft, Verwaltung und Forschung und durch die Bereitstellung von offenen Daten auf dem Portal mCLOUD. Weitere Informationen finden Sie unter www.mFUND.de.