Drohnen in Wissenschaft und Umweltschutz   

MesSBAR, ein fliegendes Schadstoff-Messgerät für den unteren Luftraum. | Bild: NDR

"Drohnen füllen eine große Lücke", sagt Dr. Astrid Lampert, von der TU Braunschweig, während sie auf einem ehemaligen Sportflugplatz einen gigantischen Quatrocopter startklar macht. "Früher hatte man nur die Messstationen auf dem Boden und natürlich Hubschrauber und Flugzeuge. Aber dazwischen war eben wissenschaftlich gesehen, eine Lücke. Und die wird mit Drohnen jetzt erobert." Das System, das Lampert und ihre Kollegen entwickelt haben heißt MesSBAR und ist ein schwebendes Schadstoff-Analyse-Gerät. Über einen langen Rüssel saugt die Drohne die Luft einen halben Meter oberhalb der Rotoren an. In diesen Proben misst sie Feinstaub, Stickoxide, Ozon und andere Schadstoffe. MesSBAR soll mit einer baugleichen Schwester-Drohne an Autobahnen entlang fliegen und die Umweltbelastungen durch den Verkehr messen. Dabei werden die beiden Drohnen autonom vorher bestimmte Messpunkte abfliegen und in Echtzeit ihre Daten per Funk an die Wissenschaftler übertragen.

Drohnen als fliegende Messgeräte

Die Forscher der TU Braunschweig setzten Drohnen in diversen Bereichen ein. So haben sie mit ihren unbemannten Flugrobotern zum Beispiel Expeditionen der Polarstern in die Arktis begleitet und dort die Ausbreitung des Klimakillers Methan erforscht.

In einem weiterer Drohnenprojekt erstellen die Forscher 3D-Modelle von Gleisanlagen oder Bauwerken. So lassen sich zum Beispiel aus der Luft Verformungen von Schienen im laufenden Betrieb erfassen. Das ist wichtig für die rechtzeitige Reparatur und Instandhaltung von Industrieanlagen.

Luftrettung für Bambi und Co

Per Wärmebild-Drohne vor dem Grasmähwerk gerettet. | Bild: NDR

Auch der Naturschutz hat Drohnen für sich entdeckt und setzt sie immer häufiger ein. Engagierte Landwirte lassen ihre Felder zum Beispiel früh morgens von Drohnen mit Wärmebildkameras abfliegen. Denn darin kauernde Rehkitze laufen nicht weg, wenn Gefahr droht – sie ducken sich und bleiben still liegen. Das schützt sie vor Raubtieren, aber leider nicht vor dem Gras-Mähwerk. Die Drohne spürt die versteckten Rehkitze anhand ihrer Wärmesignatur auf. Ihr Pilot kann die Retter dann per Funk zu dem "Baby-Reh" dirigieren, die es in Sicherheit bringen. Nicht nur Rehkitze sind bedroht. Auch Junghasen oder Vögel, die am Boden brüten, ducken sich bei Gefahr statt zu flüchten. Die Deutsche Stiftung Wildtierforschung schätzt, dass jedes Jahr bis zu 500.000 Wildtiere den sogenannten Mähtod sterben. Das Bundeslandwirtschaftsministerium unterstützt die Anschaffung von Drohnen mit Wärmebildkameras deshalb sogar mit Fördermitteln.

Drohnen: Fliegender Pflanzenschutz mit zweierlei Zusatznutz

Auch in der Landwirtschaft surren die Drohnen mittlerweile herum. In unwegsamen Weinbergen erledigen sie beispielsweise das Spritzen von Pestiziden. In den schweizerischen Kantonen Zürich, Thurgau und Aargau laufen dazu Modellversuche. Wo bisher ein Hubschrauber den ganzen Hang eingenebelt hat, fliegt jetzt eine Drohne dicht über den Weinstöcken und sprüht die Pflanzenschutzmittel zielgerichteter auf die Pflanzen. Das soll die nötige Pestizidmenge reduzieren. Die Landwirte rechnen mit bis zu 25 Prozent Einsparung.

Und da die Drohne eine Kamera an Bord hat, kann sie dem Winzer auch gleich noch Bilder vom Zustand seiner Pflanzen mitbringen. Die Fotos könnten in naher Zukunft automatisch von künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Der Weinbauer bekäme so Informationen darüber, welche Pflanzen krank sind, ob Dünger oder Wasser fehlt und wo der Wein besonders gut gedeiht.

Die perfekte Plattform für fast alles

Eine "Armbrust-Drohne" verschießt Mess-Sonden per Pfeil. | Bild: Imperial College London / Empa

Drohnen werden für Vermessung von Wäldern und zur flächendeckenden Bestandsaufnahme der Vegetation verwendet. Sie helfen, in Katastrophenregionen bei der Suche nach Vermissten und erstellen gleichzeitig in Echtzeit aktuelle 3D-Karten dieser Gebiete. Am Imperial College in London wurde sogar eine Drohne entwickelt, die wie eine fliegende Armbrust Pfeile gezielt verschießen kann. An denen befinden sich Sensoren zur Ermittlung von Gesundheitszustand und Umweltbedingungen von Bäumen. In schwer zugänglichen Wäldern werden diese von den Drohnen direkt in den Stamm geschossen, um dort Daten zu sammeln.

In der Meteorologie ersetzten Drohnen immer häufiger die Wetterballons. Im Gegensatz zu diesen können die Flugroboter zielgerichtet Messpunkte in der Luft ansteuern und dort wichtige Wetterdaten sammeln. Und sie kommen mit den Daten zurück. Ballons und daran befestigte Messgeräte muss man hingegen mühsam suchen.

Drohnen haben sich also zu fliegenden Plattformen für die unterschiedlichsten Anwendungen entwickelt. Weil Nutzlast und Flugdauer immer höher, die Sensoren und Kameras gleichzeitig immer leichter und leistungsfähiger werden, sind die Einsatzmöglichkeiten so vielfältig.

Autor: Björn Platz (NDR)

Stand: 27.08.2021 16:10 Uhr