Technologieerprobung: Start am Ballon, dann Segeln zum Startplatz

Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben europaweit erstmals erfolgreich eine neue Methode für den unbemannten Flug durch die Stratosphäre erprobt.

Um diesen Luftraum aber tatsächlich Nutzen zu können, müssen noch geeignete Fluggeräte und Methoden entwickelt werden. Unbemannte Höhenplattformen werden dafür die beste Lösung bieten. Die Aussichten in der Stratosphäre sind gut: für flächendeckende Internetversorgung, für Kommunikationsnetzwerke in Krisengebieten etwa oder für Forschungen zum Schutz von Umwelt und Klima. Auf dem ESA PAC Symposium in Norwegen haben sie ihre Ergebnisse nun der internationalen Fachwelt vorgestellt.

Unbemannte Solarflugzeuge können künftig Lücken zwischen Flugzeugen und Satelliten schließen. Sie können schnell positioniert werden, sind flexibel einsetzbar und erzielen dabei eine große Reichweite. Die Stratosphäre bei rund 20 Kilometer Höhe gilt dabei als optimal; das entspricht etwa der doppelten Flughöhe eines Reiseflugzeuges. Doch dauerhaft und stabil in dieser großen Höhe fliegen zu können eine der Herausforderungen.

Einstündiger Gleitflug

Im Rahmen des Experiments HABLEG (High Altitude Balloon Launched Experimental Glider) hat ein DLR-Team ein unbemanntes Segelflugzeug für Forschungsflüge entwickelt sowie eine neue Methode für den Höhenflug. Das kleine Fluggerät wurde mit Hilfe eines Ballons in 20 Kilometer Höhe gebracht und dort automatisch in den Gleitflug überführt. Dies ist der erste erfolgreiche Flug dieser Art in Europa. Gemeistert wurde insbesondere die kritische Phase nach dem Ausklinken des Ballons – der Übergang des Gleiters von seiner senkrecht nach unten fallenden Lage in den stabilen horizontalen Flug.

Während des mehr als einstündigen Flugs konnten alle Eigenschaften des Flugzeugs und der Systeme erprobt und bestätigt werden. Abschließend gelang auch der automatische Rückflug zum Startplatz. Insgesamt legte das unbemannte Segelflugzeug eine Strecke von 170 Kilometer am Ballon und im Gleitflug über dem nordschwedischen Versuchsgelände Esrange zurück. Das Flugzeug sowie sämtliche Systeme wurden vollständig am DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen entwickelt, gebaut und getestet.

Weniger Aufwand, mehr Möglichkeiten

Der DLR-Gleiter wurde speziell für den Flug in der Stratosphäre und für Forschungsanwendungen ausgelegt: Mit einer Spannweite von drei Metern und einem Gewicht von sieben Kilogramm ist er sehr kompakt, der Start per Ballon aufwandsarm. Die neue Technologie und Methode senkt damit den Kosten- und Personalaufwand deutlich, im Vergleich zu Flugversuchen mit unbemannten Solarplattformen.

Die Entwickler aus Oberpfaffenhofen haben das Know-How zu unbemannten Höhenplattformen gezielt nutzbar gemacht und erweitert. Besonders wertvoll – das praktische Wissen für den Betrieb eines flugfähigen Systems. „Die jetzt verfügbare Technik und Erfahrung ermöglicht es uns, unbemannte Flüge in der oberen Atmosphäre einfacher durchzuführen“, so Dr.-Ing. Marc Schwarzbach vom Projektteam am DLR-Institut für Robotik und Mechatronik.

Den Entwicklern diente der Flug zur Technologieerprobung für Höhenflugzeuge, vor allem in den Bereichen Aerodynamik, System und Software. Zukünftig kann auf Basis dieser Technologie die Forschung für Stratosphärenplattformen weitergeführt werden. Auch in anderen Bereichen wie der Erprobung von wissenschaftlichen Nutzlasten und Atmosphärenforschung ist ein Einsatz möglich. Auf dem internationalen ESA PAC Fachsymposium fanden die Ergebnisse des HABLEG-Experiments nun großen Anklang. Damit wurde ein reger Austausch für neue Anwendungsideen und zukünftige Kooperationen eingeläutet.

Im Titelbild (von links nach rechts): Maximilian Laiacker, Sven Wlach und Dr.-Ing. Marc Schwarzbach – vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen.

Bilder: DLR (CC-BY 3.0)