KW 4/2020

Sind Flugzeuge die besseren Satelliten?

Mehrere Einzelflugzeuge koppeln sich zu einem Flugkörper, der Böen besser abfedern kann als ein einziges Flugzeug mit großer Spannbreite.
Mehrere Einzelflugzeuge koppeln sich zu einem Flugkörper, der Böen besser abfedern kann als ein einziges Flugzeug mit großer Spannbreite.
Satelliten sind unentbehrlich für unser tägliches Leben. Sie ermöglichen Internet in entlegenen Regionen, helfen uns ans Ziel zu navigieren und beobachten das Wetter. Sie zu bauen und per Trägerrakete ins All zu befördern ist aufwendig und teuer. Seit einigen Jahren wird daher an Flugzeugsystemen gearbeitet, die hoch genug aufsteigen können, um Aufgaben von Satelliten zu übernehmen. Die TU Berlin hat nun ein entsprechendes Konzept erarbeitet, das nochmal deutliche Vorteile gegenüber bisherigen Entwürfen hat.

Die unbemannten Flugzeuge werden als Höhenplattformen bezeichnet und können bis zu 30 Kilometer in die Stratosphäre aufsteigen – und damit gut doppelt [SS1] so hoch wie Verkehrsflugzeuge. Sie könnten für ähnliche Aufgaben eingesetzt werden wie Satelliten – bei erheblichen Vorteilen: Die Flugzeuge sind günstiger herzustellen, schneller am Zielort, flexibler einsetzbar und wiederverwendbar.

Innovatives Flugkonzept

Alle bislang entwickelten Flugzeuge besitzen lange Flügel, in der Regel zwischen 40 und 80 Metern Spannweite. Sie sind in Leichtbauweise konstruiert, um Gewicht und damit Energie zu sparen. Aufgrund dieser Bauweise sind die Flugzeuge anfällig für Böen, die vor allem auf dem Weg zur Stratosphäre häufig vorkommen. Die Flügel werden dann rasch überlastet, Flugunfälle sind die Folge.

Im Projekt AlphaLink untersucht die TU Berlin nun ein neuartiges Flugkonzept, das diesen Nachteil ausgleichen soll. Dabei steigen einzelne, kleinere Flugzeuge allein auf ihre Arbeitshöhe in die Stratosphäre auf und fügen sich dort zu einer Formation mit einer großen Spannbreite zusammen. Die einzelnen Flugzeuge werden mittels mechanischer Gelenke an den Flügelspitzen verbunden und können dann als Einheit agieren. Dadurch werden Turbulenzen nicht mehr auf die gesamte Tragfläche übertragen, und die Formation ist stabiler als ein einzelnes Flugzeug.

Anhand eines Technologiedemonstrators mit drei Einzelflugzeugen testet die TU Berlin das Konzept.

Schneller, flexibler, kostengünstiger

Die Energie beziehen sie über ein Solarpanel. Die Flugkörper sind deutlich schneller und kostengünstiger an ihren Einsatzort zu bringen als Satelliten. Einzelne Flugzeuge können bei Bedarf zudem abgekoppelt und repariert oder ersetzt werden. Auch können sie nach dem Ende einer Mission wieder absteigen und dann wiederverwertet werden.

Der Entwurf der TU Berlin soll in seiner endgültigen Ausgestaltung aus zehn unbemannten Flugkörpern bestehen und eine Nutzlast von bis zu 450 Kilogramm tragen, etwa Antennen- oder Kamerasysteme für Satelliten. Mehr als fünf Jahre soll der Flugkörper in der Stratosphäre verbleiben.

Einen ersten Technologiedemonstrator hat die TU Berlin im Projekt bereits aufgebaut und 2017 getestet. Er besteht aus drei verbundenen Flugzeugen mit einer Einzelspannweite von 140 Zentimetern.  Während die Forschung zur Kopplung der Flugzeugmodule an der TU Berlin weitergeht, wird der praktische Einsatz des Verbundflugzeuges vom Erfinder Dr.-Ing- Alexander Köthe in der Ausgründung „AlphaLink“ in Berlin vorangetrieben. Langfristig ist der Einsatz in der Stratosphäre geplant – sofern Fragen der Finanzierung und Regulierung geklärt werden können.

Die TU Berlin war mit dem Projekt AlphaLink Sieger des Innovationspreises der Deutschen Luftfahrt in der Kategorie „Fliegen neu denken“.