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27.07.2010

 

Wenn Tobias Simon den Schalter seiner Fernbedienung umlegt, surrt es, als machte sich ein riesiger Bienenschwarm auf den Weg. Tatsächlich aber lässt der 26-jährige Doktorand vor dem Informatikgebäude der Technischen Universität Ilmenau einen sogenannten Quadrocopter starten - eine Art Hubschrauber mit vier Rotoren. "Der ist einfacher und stabiler zu steuern als ein normaler Heli", erklärt Simon.

Im leichten Wind des Sommernachmittags hebt die rund ein Kilogramm schwere Maschine sanft ab und schwebt zwischen den Universitätsgebäuden. Mehrere Sensoren übermitteln ständig Positionsdaten an einen kleinen weißen Laptop am Boden. Was auf den ersten Blick wie ein etwas exzentrisches Hobby anmutet, soll eines Tages Menschen in Extremsituationen helfen. Die Ilmenauer Forscher wollen mit Hilfe der Quadrocopter zerstörte Mobilfunknetze in Katastrophengebieten wieder aufbauen. Das heißt, eine Gruppe der Fluggeräte sucht das betroffene Gebiet von oben ab: Wo gibt es noch funktionierende Funkzellen? Und wo muss zerstörte Technik ersetzt werden, um den Sprach- und Datenfluss wieder möglich zu machen?

"Ein Erdbeben wie in Haiti wäre ein mögliches Szenario", sagt Andreas Mitschele-Thiel. Der Informatiker ist Chef eines gerade gegründeten Graduiertenkollegs der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), das den Einsatz der fliegenden Katastrophenhelfer auf den Weg bringen soll. Gerade im Krisenfall sind Menschen besonders stark auf die lädierten Kommunikationsnetze angewiesen: Besorgte Verwandte versuchen herauszubekommen, wie es ihren Lieben geht; Opfer wollen um Hilfe rufen, Rettungskräfte ihre Einsätze koordinieren.

Geköpfte Rosen beim Probeflug

Immerhin sechs Millionen Euro lässt sich die DFG das Forschungsvorhaben nun kosten. Auch sonst stehen in Ilmenau die Zeichen auf Wachstum, zahlreiche neue Gebäude säumen den Uni-Campus. Auch neben dem Institut der Informatiker, einem alten Bau aus DDR-Zeiten, entsteht gerade ein rosafarbener Neubau. Auf dem Schreibtisch des Professors liegt schon der Raumplan. Büros und Labors sind mit Markierungen in drei Neonfarben gekennzeichnet, grün, gelb und rot.

Die fliegenden Notfallzentralen sind ein Aushängeschild für die Mobilkommunikations-Wissenschaftler in Ilmenau. Wenn sie über Antennendesign, Übertragungsprotokolle oder die effiziente Nutzung von Funkfrequenzen sprechen, können sich nur wenige Menschen etwas Konkretes darunter vorstellen. Bei den Drohnen ist das anders. Dabei sei es mit seiner Quadrocopter-Flugerfahrung so eine Sache, gesteht Mitschele-Thiel. Beim Probeflug im Garten seines Vaters habe er erst einmal ein paar Rosen geköpft.

Doch schon bald soll ohnehin kein menschlicher Pilot nötig sein, damit die Geräte ihrem Dienst nachgehen: "Die Quadrocopter fliegen aus und schauen selbsttätig, wo sie gebraucht werden", sagt Tobias Simon. Wenn sie einmal ihren Einsatzort bestimmt und angeflogen haben, sollen die Drohnen dann Daten zu benachbarten Funkstationen weiterleiten - im Zweifelsfall sind das wiederum Quadrocopter.

Eine Idee davon, wie viel bis zu einem tatsächlichen Einsatz der Funkflieger aber noch zu tun ist, bekommt man in einem kleinen, vollgestopften Raum unter dem Flachdach des Informatik-Gebäudes. Wie in einem Hobbykeller sieht es hier aus. Ein offener Werkzeugkoffer steht auf dem Boden, aus Schränken quellen Kabel und Platinen. Fernbedienungen, Netzteile, Akkus liegen auf den Tischen. Von der Serienreife ist die Technik noch weit entfernt. Ein großer Teil der Arbeit besteht aus Basteln: Vier flugfähige Quadrocopter gibt es bisher in Ilmenau. Die Fluggeräte mit den Federbeinchen sind allesamt Einzelstücke, jedes von ihnen sieht ein wenig anders aus.

Fluggeräte sollen im Schwarm unterwegs sein

Auf einem handelsüblichen Quadrocopter-Bausatz bringen die Informatiker ihre Technik unter: Kommunikationsantennen für drahtlose Internetverbindungen und den Bluetooth-Funkstandard, einen Prozessor, wie er in modernen Handys zum Einsatz kommt, Sensoren zur Lageerkennung, und so weiter. In diesen Tagen werden gerade acht neue Exemplare für die Flotte gebaut. In einem sogenannten Girlscamp werkeln Zweierteams aus Masterstudentinnen und Schülerinnen am Nachschub für die fliegende Flotte. Sogar aus Ägypten und Pakistan kommen junge Frauen nach Thüringen, um die Geräte zu bauen und zu testen. Die Schülerinnen und Studentinnen hoffen auf spannende Praxiserfahrung, Mitschele-Thiel und seine Kollegen auf begeisterte Studieninteressenten - und Technik-Nachschub.

Neue Fluggeräte haben die Forscher dringend nötig, setzt ihr Konzept doch darauf, dass die Quadrocopter eines Tages in größeren Schwärmen unterwegs sind. Dabei sollen sie sich selbstständig untereinander absprechen: Wer macht was? Wer fliegt wohin? Einerseits können nur so größere Gebiete abgedeckt werden, andererseits ist ein Gruppeneinsatz auch nötig, um das Netz längere Zeit aufrechtzuerhalten: Erst wenn ein vollautomatischer Auswechselspieler in der Nähe ist, kann sich ein Fluggerät mit gefährlich leerer Batterie auf den Heimweg zu einer Ladestation machen - um dann später mit vollen Akkus wieder zurückzukehren.

Bisher halten die Quadrocopter bis zu 20 Minuten lang durch. In dieser Zeit müssen sie zumindest an ihrem Ziel ankommen sein und noch genug Saft für den Rückflug aufheben. "Die meiste Leistung wird für den Flug verbraucht, nicht für die Rechentechnik", sagt Tobias Simon. Einmal gelandet, könnten die Maschinen deswegen durchaus noch ihrer eigentlichen Arbeit nachgehen.

Damit das auch in der Praxis gut funktionieren kann, hoffen die Ilmenauer Forscher darauf, dass die Industrie noch leistungsfähigere Akkus und leichtere Bauteile entwickelt. Denn bisher fehlt den Fluggeräten aus Thüringen noch wichtiges Zubehör - und zwar für ihre Verbindung zum Handy-Netz. Das liegt am zu hohen Gewicht der nötigen Technik, das die Flugzeit noch zu sehr begrenzen würde.

Die derzeit leichtesten GSM-Basisstationen sind ungefähr ein halbes Kilogramm schwer. Die Quadrocopter könnten diese Last aber zumindest für kurze Zeit tragen, das haben die Ilmenauer Informatiker schon herausgefunden. Mit einer Bierdose.