Waldbrände autonom bekämpfen: Drohnenschwärme gegen Feuer einsetzen

Die schlimmen Waldbrände in Los Angeles zeigen erneut, wie wichtig effiziente und sichere Methoden zur Brandbekämpfung sind. Solche Tragödien machen die Entwicklung neuer Technologien zur Brandbekämpfung immer wichtiger.

Jedes Jahr wird immer mehr Wald durch Feuer zerstört. Die zunehmende Intensität und Ausbreitung von Waldbränden stellt eine große Gefahr für Menschen, Natur und Klima dar. Trotz technischer Fortschritte wird bei der Brandbekämpfung noch immer oft auf alte Methoden zurückgegriffen. Besonders gefährlich ist der Einsatz von bemannten Löschflugzeugen und Hubschraubern, die hohen Risiken ausgesetzt sind und nur bei Tageslicht eingesetzt werden können. Und genau hier setzen die Wissenschaftler der Hochschule München (HM) an.

Sie arbeiten im Forschungsprojekt AIDER (künstliche Intelligenz in der Katastrophenhilfe) mit Partnern aus Industrie und Forschung an einem System zur autonomen Waldbrandbekämpfung. Das Team um die Professoren Alexander Knoll und Daniel Ossmann sowie die Mitarbeiter Marcus Kreuzer und Tobias Augustin rüstet ultraleichte Hubschrauber um, damit diese im Schwarm autonom eingesetzt werden können, um Waldbrände effektiver zu bekämpfen.

Waldbrände autonom bekämpfen

Ein Schwarm unbemannter, umgebauter Ultraleicht-Hubschrauber soll Waldbrände autonom bekämpfen. Jede Maschine kann einen Wassertank mit bis zu 200 Litern tragen und gezielt Wasser über die Brandherde abwerfen. Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) analysieren die Drohnen die Brandentwicklung, passen ihre Löschstrategie in Echtzeit an und arbeiten koordiniert im Schwarm. Das Team der Hochschule München (HM) ist für das gesamte Einsatzkonzept, die Betriebsstandards für den Drohneneinsatz, die Gesamtsystemsimulation und die Entwicklung der Flugführungsalgorithmen verantwortlich.

12 Drohnen in 4 Schwärmen

Das Gesamtsystem besteht aus 12 Drohnen, die in 4 Schwärmen mit je 3 Hubschraubern organisiert sind. Sie werden von einem mobilen Einsatzleitstand aus koordiniert. Die Drohnen werden per Straßentransport zum Einsatzort gebracht, dort betankt und mit Wasser befüllt. Während des Einsatzes arbeiten die Drohnen größtenteils autonom, wobei ein Abschnittsleiter bei Bedarf eingreifen kann. Im Leitstand sind neben dem Abschnittsleiter noch 2 weitere Personen für die Koordination des gesamten Einsatzes und für den Notfallbetrieb bei defekten Drohnen zuständig.

Brandbekämpfung in der Nacht

„Neben einer erheblichen Reduktion der Gefahr für Einsatzkräfte ermöglicht es eine durchgehende Brandbekämpfung – auch bei Nacht. Darüber hinaus sorgt die präzise Steuerung der Löschdrohnen für eine effizientere Nutzung der Wasserressourcen.“, sagt Alexander Knoll in Bezug auf das Potenzial dieser Entwicklung.

Die Forschenden planen, 2026 einen ersten Prototypen vorzustellen und den Schwarm-Einsatz mit einem virtuellen Leitstand zu simulieren. Mit Unterstützung des Bayerischen Wirtschaftsministeriums und der Zusammenarbeit mit Industrie- und Forschungspartnern soll das Projekt AIDER einen wichtigen Schritt in der modernen Waldbrandbekämpfung machen.

FireDrone im Einsatz

Der Ansatz ist jedoch nicht ganz neu. Bereits 2023 berichteten wir, dass Forscher der Empa eine neue Drohne entwickelt haben, die bei der Brandbekämpfung unterstützt, Rettungskräften die Arbeit erleichtert und für mehr Sicherheit sorgt.

Die sogenannte „FireDrone“ wurde mit einer feuerresistenten Haut aus Isolationsmaterial ausgestattet, das aus der Natur stammt. Tiere wie Pinguine oder Polarfüchse müssen sich ebenfalls an extreme Temperaturen anpassen.

Hubschrauber ohne Pilot

Schon vor etwa 10 Jahren gab es weitere Entwicklungen in diese Richtung. So stattete der Hubschrauber-Hersteller Sikorsky 2014 einen Black Hawk Kampfhubschrauber mit autonomer Flugtechnik aus, der erfolgreich seinen Erstflug absolvierte.

Autonom fliegende Drohnen, die im Team agieren – etwa, um ein Feuer zu bekämpfen oder in Seenot geratene Matrosen und Soldaten zu retten – stellen jedoch eine große technische Herausforderung dar.

Dafür zündete Sikorsky ein Feuer auf der Drohnentestbasis am Griffiss International Airport in New York. Vier verschiedene, autonom fliegende Fluggeräte sollten das Feuer löschen – aber nur, wenn sie perfekt zusammenarbeiteten. Zum Einsatz kamen der Sikorsky Hubschrauber S76 SARA, der Kaman K-Max Hubschrauber, ein kleiner Lockheed Indigo-Quadcopter und die kleine Desert Hawk 3.1 Drohne.