Dauernd in der Luft 11.05.2017, 07:32 Uhr

Dieses Flugzeug sorgt für Internet aus der Stratosphäre

Die Ideen, um Internet auf der gesamten Erde zu ermöglichen, werden immer ungewöhnlicher: Jetzt hat das DLR erstmals ein Solarflugzeug in die Luft geschickt, das künftig dauerhaft in der Stratosphäre fliegen soll. Das Ziel: Das Flugzeug unterstützt Satelliten beim Aufbau eines flächendeckenden Internets.

Das Solarflugzeug Elektra-2 soll künftig in Höhen von 20 km dauerhaft stationiert werden. Durch die Nähe zur Erde sind deutlich bessere Aufnahmen der Erdoberfläche möglich als durch Satelliten. Zudem kann das Flugzeug Internet auf der Erde anbieten. Jetzt hat die Elektra-2 ihren Jungfernflug erfolgreich absolviert.

Das Solarflugzeug Elektra-2 soll künftig in Höhen von 20 km dauerhaft stationiert werden. Durch die Nähe zur Erde sind deutlich bessere Aufnahmen der Erdoberfläche möglich als durch Satelliten. Zudem kann das Flugzeug Internet auf der Erde anbieten. Jetzt hat die Elektra-2 ihren Jungfernflug erfolgreich absolviert.

Foto: ElektraSolar

Das Flugzeug Elektra-2, das jetzt über Payerne unweit des Lac de Neuchâtel in der Schweiz seinen Jungfernflug absolviert hat, ist wirklich ungewöhnlich. Das Elektroflugzeug ist 8,5 m lang und hat eine Spannweite von fast 25 m.

Flugzeug fliegt allein durch Strom aus Solarzellen

Die Tragflächen sind auf 22 qm mit Solarmodulen bedeckt, um den Elektroantrieb mit Strom zu versorgen. Ganz so, wie das auch das Flugzeug Solar Impuls bei seiner Weltumrundung getan hat. Sie landete nach 17 Etappen im Sommer 2016 wieder am Ausgangspunkt in Abu Dhabi.

Der Jungfernflug der Elektra-2 mit einem Piloten an Bord gelang über der Stadt Payerne in der Schweiz. Angetrieben wird das Flugzeug allein durch den Strom, den die Solarzellen auf den Tragflächen liefern.

Der Jungfernflug der Elektra-2 mit einem Piloten an Bord gelang über der Stadt Payerne in der Schweiz. Angetrieben wird das Flugzeug allein durch den Strom, den die Solarzellen auf den Tragflächen liefern.

Foto: Revillard/Rezo/SolarStratos/DLR

Trotz der vielen Solarzellen auf ihrer Oberfläche wiegt die Elektra-2 nur 420 kg. Und die Nutzlast ist mit 100 kg ganz erheblich – und notwendig. Denn das Flugzeug soll in rund 20 km Höhe rund um die Uhr um die Erde fliegen, um Internet und Erdbeobachtung zu ermöglichen. Also muss viel Kamera- und Sendetechnik an Bord untergebracht werden.

„Wir sind stolz auf das Erreichte“, sagt Dr. Konstantin Kondak vom Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen. Kondak ist zugleich Entwicklungschef der DLR-Ausgründung ElektraSolar in der Schweiz, die das Ultraleichtflugzeug gebaut hat. „Mit dem Erstflug der Elektra-2 haben wir einen wichtigen Schritt hin zur Anwendung von Höhenplattformen für Datenübertragung und Fernerkundung absolviert“, so Kondak.

In Zukunft übernimmt DLR-Autopilot die Steuerung

Nach Angaben des DLR ist Elektra-2 das weltweit erste solarelektrische Flugzeug, das im autonomen Betrieb bis zu 100 kg Nutzlast in rund 20 km Höhe bringen kann. In den nächsten Monaten wird das Solarflugzeug eine umfangreiche Flugerprobung durchlaufen und soll 2018 bis hinauf in die Stratosphäre fliegen. Das wäre dann ein neuer Höhenrekord für solarelektrische Flugzeuge.

Start der Elektra-2 in der Schweiz: Das Flugzeug soll 2018 erstmals bis in die Stratosphäre fliegen.

Start der Elektra-2 in der Schweiz: Das Flugzeug soll 2018 erstmals bis in die Stratosphäre fliegen.

Foto: J. Revillard / Rezo.ch / SolarStratos/DLR

Zunächst wollten die Ingenieure mit dem Jungfernflug über Payerne beweisen, dass die Elektra-2 überhaupt fliegen kann – rein elektrisch und angetrieben mit dem Strom aus den Solarzellen. Der Test erfolgte noch mit einem Piloten an Bord, obwohl ein Autopilotsystem des DLR künftig die Steuerung übernehmen soll. Damit sollen die Flugzeuge in Zukunft voll autonom am Himmel unterwegs sein. Doch bis dahin muss die Elektra-2 noch viele Testflüge absolvieren.

Autonom gesteuert und ohne Fahrwerk

Die ersten Testflüge werden noch mit Pilot an Bord und nur 50 kg Nutzlast durchgeführt. Dabei wird das vom DLR entwickelte Steuerungssystem den Flug übernehmen, der Pilot hat vor allem kontrollierende Aufgaben. Die nächste Version der Elektra-2, die sich bereits im Aufbau befindet, soll dann ganz ohne Pilot längere Missionen in der Stratosphäre fliegen.

„Darüber hinaus planen wir mit einer leichteren fahrwerklosen Version der Elektra-2 zu fliegen“, so Entwicklungschef Kondak. „Die Steuerungstechnologie für das fahrwerklose Landen haben wir bereits 2016 erfolgreich bei Flugversuchen im Allgäu getestet.“ Dabei experimentierte das DLR mit einer großen Drohne, die ohne Fahrwerk auf einem fahrenden Autos landen musste. Das Experiment glückte.

Die Solarzellen bedecken 22 qm auf den Tragflächen der Elektra-2.

Die Solarzellen bedecken 22 qm auf den Tragflächen der Elektra-2.

Foto: J. Revillard / Rezo.ch / SolarStratos

Der Vorteil eines Motorseglers ohne Fahrwerk liegt auf der Hand: Das Flugzeug spart Gewicht und kann mehr Zuladung aufnehmen.

Niedrige Flughöhe spart Kosten für Raketenstarts

Die große Nähe zur Erde von nur 20 km ermöglicht solchen Flugzeugen Dienste, die Satelliten in dieser Qualität nicht bieten können. Denkbar ist es, dass solche Flugzeuge Wetter- und Umweltdaten liefern, deutlich höher auflösende Aufnahmen der Erde und Kommunikationsnetze errichten. Auch im Fall von Katastrophen können die Flugzeuge den Rettungskräften hoch auflösende Aufnahmen liefern und ein lokales Kommunikationsnetz zur Verfügung stellen, wenn das lokale Netz zusammengebrochen ist.

Zum Vergleich: Am nächsten in einem Abstand zwischen 200 und 2.000 km umkreisen Spionagesatelliten, Erderkundungssatelliten und Wettersatelliten die Erde. Dagegen sind beispielsweise die GPS-Navigationssatelliten im Mittel etwa 20.000 km von der Erde entfernt, die Kommunikationssatelliten Astra und Meteosat sogar rund 42.000 km.

Die extrem leicht gebaute Elektra-2 ist als weltweit erstes solarelektrisches Flugzeug dafür konstruiert im autonomen Betrieb bis zu 100 kg Nutzlast in rund 20 km Höhe zu bringen. Dabei bringt der Ultraleichtflieger selbst nur 420 Kilogramm auf die Waage.

Die extrem leicht gebaute Elektra-2 ist als weltweit erstes solarelektrisches Flugzeug dafür konstruiert im autonomen Betrieb bis zu 100 kg Nutzlast in rund 20 km Höhe zu bringen. Dabei bringt der Ultraleichtflieger selbst nur 420 Kilogramm auf die Waage.

Foto: ElektraSolar

Und die Höhenplattformen sparen durch ihre Nähe zur Erde und die Fähigkeit selbst zu fliegen erhebliche Kosten. Teure Raketenstarts sind nicht nötig und Defekte können problemlos am Boden repariert werden. Denn die Flugzeuge können ja zur Erde zurückkehren und nach der Reparatur wieder in die Stratosphäre zurückfliegen.

Höhenplattformen sind eine Schlüsseltechnologie

DLR-Ingenieur Kondak hält deshalb diese neuen Flugzeuge für eine Schlüsseltechnologie. „Für die derzeit besonders populäre Anwendungsperspektive des flächendeckenden Internets aus der Luft spricht, dass fliegende Höhenplattformen mit einer deutlich größeren Bandbreite gegenüber Satelliten werden aufwarten können“, so Kondak. „Für alle Anwendungen wird es zukünftig nötig sein, ausreichend große und belastbare Fluggeräte zur Verfügung zu haben, die die Sensornutzlasten tragen können. Die Entwicklung geeigneter Ultraleichtflieger wird damit zur Schlüsseltechnologie.“

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