Internet aus der Stratosphäre

Weltweit arbeiten große Firmen am Internet der Zukunft, das einmal von dauer­haft mit Solar­strom fliegenden Höhen­platt­formen flächen­deckend auf der Erde verfügbar sein soll. Die Entwicklung solcher autonomen solar­elektrischen Motor­segler ist in vollem Gang. Waren es bisher unbe­mannte Modelle mit winziger Nutzlast, die für den Strato­sphärenflug erprobt wurden, so setzt die Ini­tiative SolarStratos mit der 25-Meter Spann­weite umfas­senden Elektra-2 auf neue Größe, um in den Bereich kommer­zieller Anwen­dungen schneller vorzu­dringen.

Heute hat der Prototyp erfolgreich seinen Erstflug über Payerne in der Schweiz absolviert. Zukünftig sind Flüge und Forschungs­experimente in bis zu 20 Kilometer Höhe geplant. Weltweit gibt es bisher keinen solar­elektrischen Flieger mit vergleich­barer Nutzlast, der diese Höhe erreicht. Die Elektra-2 ist mit einer am Deutschen Zentrum für Luft-und Raumfahrt DLR entwickelten auto­matischen Flug­steuerung ausge­stattet und wurde von der DLR-Aus­gründung Elektra-Solar entwickelt und gebaut. „Wir sind stolz auf das Erreichte“, sagt Konstantin Kondak vom DLR-Institut für Robotik und Mecha­tronik in Ober­pfaffenhofen, der sich gleichzeitig in der DLR-Ausgründung Elektro­Solar engagiert. „Mit dem Erstflug der Elektra-2 haben wir einen wichtigen Schritt hin zur Anwendung von Höhen­platt­formen für Daten­übertragung und Ferner­kundung absolviert.“

Die extrem leicht gebaute Elektra-2 ist als weltweit erstes solar­elektrisches Flugzeug dafür konstruiert, um im autonomen Betrieb bis zu 100 Kilo­gramm Nutzlast in rund 20 Kilo­meter Höhe zu bringen. Dabei bringt der Ultraleicht­flieger selbst nur 420 Kilogramm auf die Waage. Damit wird es erstmals möglich, Techno­logien für die Breitband-Internet­versorgung sowie die Fern­erkundung direkt im Strato­sphäreneinsatz zu erproben. Zunächst wird das Solar­flugzeug 2017 eine umfang­reiche Fluger­probung durch­laufen. Für 2018 sind dann erste Strato­sphärenflüge geplant bis hin zu neuen Höhen­rekorden für solar­elektrische Flugzeuge.

Zunächst werden Flüge mit einem Piloten an Bord und bis zu 50 Kilo­gramm Nutzlast anvisiert. Bei den Forschungs­experimenten wird der Pilot von der auto­nomen Steuerung unterstützt und soll die Mission nur noch über­wachen. Die nächste Version der Elektra-2, die sich bereits im Aufbau befindet, soll dann ganz ohne Piloten längere Missionen in der Strato­sphäre fliegen. „Darüber hinaus planen wir mit einer leichteren fahrwerk­losen Version der Elektra-2 zu fliegen“, so Kondak. „Die Steuerungs­technologie für das fahrwerklose Landen haben wir bereits 2016 erfolgreich bei Flug­versuchen im Allgäu getestet.“

Die globale Kommuni­kation und Erdfern­erkundung wird heute zu einem großen Teil von Satelliten im Erdorbit abgedeckt. Zukünftig haben fliegende Höhenplatt­formen gute Chancen, die heutige Satelliten­technik weit­reichend zu ergänzen. Satelliten­bilder entstehen im Orbit in mehreren hundert Kilometern Höhe, Stratosphären­flieger punkten hier bei gerade mal 20 bis 25 Kilometern Flughöhe mit einer deutlich höheren Auflösung. Zudem lassen sich die Betriebs­kosten gegenüber Satel­liten deutlich senken, denn teure Raketen­starts sind nicht nötig und Defekte können problem­los am Boden repariert werden, wodurch sich insgesamt die Zuver­lässigkeit erhöht.

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. „Für alle Anwen­dungen wird es zukünftig nötig sein, ausreichend große und belast­bare Flug­geräte zur Verfügung zu haben, die die Sensor­nutzlasten tragen können“, so Kondak. „Die Entwicklung geeig­neter Ultra­leicht­flieger wird damit zur Schlüssel­techno­logie.“

DLR / JOL