Bisher wächst das Internet nur so schnell wie sich Breitband-Kabelnetze und Mobilfunkmasten errichten sowie Kommunikationssatelliten in den Weltraum schießen lassen. Also hat das globale Datennetz selbst in Industriestaaten wie Deutschland immer wieder große Löcher; der Netzausbau stockt, und neue Satelliten sind teuer. Zwar produziert die weltweite Luft- und Raumfahrindustrie inzwischen relativ schnell und preisgünstig, aber eine Funkplattform im hohen Erdorbit hat auch eine Reihe von Nachteilen. Wenn Defekte auftreten, können sie nicht repariert werden. Und die Betriebskosten einer fliegenden Relaisstation, die in 20 bis 25 Kilometern in der Stratosphäre kreist, wären deutlich geringer.
Fliegende Relaisstationen ergänzen Satelliten
Also arbeiten in vielen Teilen der Welt Unternehmen an der Entwicklung derartiger Plattformen. Das Konzept ist nicht neu. So stellte schon 1998 die Technologiefirma Scaled Composites mit der zweistrahligen „Proteus“ ein Höhenflugzeug vor, dass sich für diese Mission gut eignet. Aber in Serie ist „Proteus“ nicht gegangen. Die einzige Maschine gehört heute dem US-Konzern Northrop Grumman. Die NASA nutzt die Maschine für die Erdbeobachtung, für Atmosphärenforschung und als Versuchsträger für autonome Steuerungssysteme. Außerdem wird „Proteus“ in der Auftragsforschung für das US-Verteidigungsministerium eingesetzt.
Weltweit einzigartig: Die Elektra-2
Jüngst hat sich jetzt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit seiner Ausgründung Elektra Solar GmbH an die Spitze gesetzt. Am 3. Mai 2017 startete die „Elektra-2“ vom schweizerischen Payerne aus zu ihrem Erstflug. „Elektra-2“ ist ein solarelektrisch betriebener Motorsegler mit 25 Metern Spannweite. Im Moment ist noch ein Pilot an Bord, aber bei späteren Flügen soll „Elektra-2“ autonom fliegen.
Der Segler ist extrem leicht gebaut. Er kann eine Nutzlast von 100 Kilogramm bis in 20 Kilometer Höhe tragen, wiegt selbst aber nur 420 Kilogramm. Zur Zeit ist es weltweit das erste und einzige Flugzeug seiner Art, dass mit dieser Nutzlast eine derartige Höhe erreichen kann. Andere Versuchsflugzeuge sind entweder wesentlich größer, etwa die „Proteus“, oder es handelt sich um unbemannte Kleinflugzeuge mit eher kleiner Nutzlast, die lediglich Flugerfahrungen in den extremen Höhen der Stratosphäre sammeln sollen.
Erprobungsträger für das Internet aus der Stratosphäre
Die „Elektra-2“ fliegt mit einer am DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen entwickelten automatischen Flugsteuerung; entwickelt und gebaut hat das Flugzeug die DLR-Ausgründung Elektra Solar GmbH. „Wir sind stolz auf das Erreichte“, sagt Dr. Konstantin Kondak vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen, der sich gleichzeitig bei Elektra Solar engagiert. „Mit dem Erstflug der Elektra-2 haben wir einen wichtigen Schritt hin zur Anwendung von Höhenplattformen für Datenübertragung und Fernerkundung absolviert.“
Mit der Nutzlast von 100 Kilogramm wird es zum ersten Mal möglich sein, Technologien für die Breitband-Internetversorgung und für die Erdbeobachtung aus größer Höhe zu erproben. 2017 wird das Flugzeug gründlich erprobt. Im kommenden Jahr planen die Verantwortlichen dann die ersten Stratosphärenflüge. Dabei werden zunächst ein Pilot und rund 50 Kilogramm Nutzlast an Bord sein. Allerdings soll der Pilot primär die autonome Steuerung und das Funktionieren der verschiedenen Experimente überwachen. Ein zweites, baugleiches Flugzeug soll dann komplett unbemannt fliegen.
Die Vorteile von Höhenflugzeugen
Höhenflugzeuge hätten gegenüber Satelliten mehrere Vorteile. Ihre Betriebskosten wären niedriger. Satellitenbilder zur Erdbeobachtung werden in mehreren hundert Kilometern Höhe gemacht; ihre Auflösung ist daher geringer als die von Bildern aus Stratosphärenflugzeugen. Bei der Übertragung von Internetverbindungen könnten die Flugzeuge zudem eine größere Bandbreite abdecken. Die DLR-Forscher setzen dabei auf Ultraleichtflugzeuge: „Für alle Anwendungen wird es zukünftig nötig sein, ausreichend große und belastbare Fluggeräte zur Verfügung zu haben, die die Sensornutzlasten tragen können“, sagt Kondak. „Die Entwicklung geeigneter Ultraleichtflieger wird damit zur Schlüsseltechnologie.“
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