Drohnen für die Forschung

Es war ein besonderer Test, der kürzlich im Large Cube des terraXcube stattfand, dem größten Testbereich in unserem Zentrum für Extremklimasimulation: Zwei große Drohnen – beladen mit schweren Geräten – wurden im Inneren der Simulationskammer geflogen.

Beeindruckend war nicht nur die Geschicklichkeit der Piloten beim Manövrieren der Drohnen in einem geschlossenen Raum: Die Kammer war künstlich auf eine Höhe von fast 9.000 Metern über dem Meeresspiegel gebracht worden, also über die höchsten Gipfel der Erde. Zum ersten Mal wurde der freie Flug einer Drohne in dieser simulierten Höhe im TerraXcube getestet.

Je höher es geht, desto dünner wird die Luft und desto geringer ist die Schubkraft der Drohne. Es ist daher notwendig, die Leistungsfähigkeit der Motoren zu testen, insbesondere, wenn die Drohnen mit Ausrüstungen beladen sind, die in diesem Fall bis zu vier Kilogramm schwer waren.

Am Lazauner Blockgletscher im Schnalstal nutzen die Forscherinnen und Forscher eine Kombination aus neuesten Satellitenbildern und anderen Messmethoden, darunter auch Drohnen.

In Corvara wurde der Einsatz von Drohnen auch auf andere Weise erprobt: Die Drohnen wurden nicht auf die Suche nach Beacon geschickt, sondern nach sichtbaren, reflektierenden Objekten – so genannten Corner reflectors -, die mit einer Kamera erfasst werden können.

„Das Prinzip dahinter ist dasselbe: Die Drohne erkennt das Objekt und bestimmt über ihr GPS-System seine genaue Position. Nur ist es in diesem Fall eine optische Kamera, die das Gelände abtastet. Wenn sie das reflektierende Objekt findet, zeichnet sie seine Position auf“, erklärt Abraham Mejia Aguilar, ein Experte für multiskalares Monitoring vom Center for Sensing Solutions von Eurac Research.

Die Überwachung von Landflächen und der Schutz vor Naturkatastrophen sind jedoch nur zwei der Bereiche, in denen der Einsatz von ferngesteuerten Flugzeugen in den vergangenen zehn Jahren erprobt wurde. „Es hängt alles von den verwendeten Instrumenten ab“, erklärt Abraham Mejia Aguilar, „durch die Kombination von Spezialkameras und spektroskopischer Analyse werden Drohnen beispielsweise zu wertvollen Instrumenten, um zu verstehen, ob ein Wald oder eine Apfelplantage gesund sind.“ Anhand der von den Drohnen aufgenommenen Bilder lässt sich mit Hilfe der Spektroskopie beurteilen, ob eine Pflanze gesund oder krank ist.Diese Daten können dann stichprobenartig durch Messungen am Boden bestätigt werden.

„Die von Drohnen aufgenommenen Bilder haben im Vergleich zu Satellitenbildern einen besonderen Vorteil: Sie sind viel genauer und detaillierter und können bis auf die Ebene der einzelnen Pflanze aufnehmen.“ In den vergangenen Jahren haben Drohnen daher dazu beigetragen, nützliche Daten zu sammeln, um das Vorhandensein von Pilzen und Bakterien in den Obstanlagen in Südtirol zu untersuchen, die Auswirkungen des Prozessionsspinners auf die Wälder zu bewerten und die Ausbreitung des Besenwuchses zu beobachten, einer der wichtigsten Krankheiten im Apfelanbau. Künftig könnte es dazu dienen, die Ausbreitung des Borkenkäfers – des Schädlings, der Fichten befällt und sich in den vom Sturm Vaia betroffenen Gebieten ausbreitet – zu beurteilen, bevor die Schäden mit bloßem Auge sichtbar sind. Aber nicht nur das.

In der tiefen Schlucht des Bletterbachs überprüften die Forschungsteams aber auch einen anderen wichtigen Aspekt: die Übertragung der Daten von der Drohne an das Rettungsteam am Boden. Die Daten wurden nämlich über das LoRaWAN-Protokoll an den Piloten übermittelt, eine Technologie, mit der man mit wenig Energie über große Entfernungen übertragen kann.

„Gerade bei der Datenübertragung erwarten wir in den nächsten Jahren dank der Forschung und des technologischen Fortschritts die deutlichsten Verbesserungen“, erklärt Roberto Monsorno. „Im Bereich der Bergrettung müssen die Drohnen mit möglichst wenig Energie auskommen und gleichzeitig in der Lage sein, eine große Menge an lebenswichtigen Daten in Echtzeit – oder fast in Echtzeit – zu übertragen.“