Autonome Systeme im Bereich der Luftfahrt

Was genau bedeutet Autonomie? Die Autonomie eines Systems könnte als seine Fähigkeit definiert werden, nach seinen eigenen Zielen, Vorgaben, internen Zuständen und Kenntnissen zu handeln, ohne dass ein menschliches Eingreifen von außerhalb des Systems erfolgt. Dies sagt uns, dass autonome Systeme nicht nur auf Roboter oder unbemannte Fahrzeuge, im Volksmund als Drohnen bekannt, beschränkt sind; diese Definition umfasst tatsächlich jede automatische Funktion, die die Arbeitslast verringern oder den Menschen, der das Fahrzeug steuert, unterstützen könnte. Verkehrsflugzeuge sind heutzutage mit einem hohen Automatisierungsgrad während aller Flugphasen ausgestattet. Im militärischen Bereich wird nun systematisch versucht, mehr und mehr Funktionen zu automatisieren. Zum Beispiel kann Auto-GCAS, das seit 2014 in F-16-Kampfflugzeugen eingebaut ist, die Kontrolle über das Flugzeug übernehmen, wenn der Pilot desorientiert ist oder das Flugzeug plötzlich in Richtung Boden stürzt. Dieses System hat bereits Leben gerettet .

Der Autonomie-Boom in der Luftfahrt ist mittlerweile klar und offensichtlich, vor allem im militärischen Bereich. Kein Wunder angesichts der Vorteile dieser Systeme. Plattformen mit hohem Autonomiegrad können in einer Umgebung mit schlechter oder eingeschränkter Kommunikation operieren, was die Abhängigkeit von Fernsteuerungsstationen stark reduziert. Diese Fähigkeit ist, zusammen mit der größeren Reichweite, eines der wichtigsten Attribute bei Einsätzen in feindlichem Gebiet. Mit zunehmendem Autonomiegrad wird sich das klassische Betriebsmodell der Einzelfernsteuerung in ein Schwarmkonzept verwandeln, bei dem ein einzelner Pilot mehr als ein Fahrzeug gleichzeitig steuert. Dieses Schwarmkonzept wird die Präsenz auf dem Schlachtfeld erhöhen und gleichzeitig die Zahl der gefährdeten Menschenleben reduzieren sowie die Koordination, Intelligenz und Entscheidungsgeschwindigkeit erhöhen.

Die militärische Nutzung von unbemannten Flugzeugen ist seit einigen Jahren an der Tagesordnung. Es ist keineswegs selten, dass UAVs mit bemannten Flugzeugen kooperieren, wenn sie an einem gemeinsamen Ziel arbeiten.

Diese Fahrzeuge sind jedoch in der Regel nicht miteinander verbunden, sondern arbeiten einzeln. Einsätze dieser Art könnten ihre Erfolgschancen erhöhen, wenn bemannte und unbemannte Flugzeuge aktiv zusammenarbeiten würden, was als Manned-Unmanned Teaming (MUT) bezeichnet wird. Dabei geht es darum, die Teamfähigkeit mehrerer bemannter und unbemannter Flugzeuge zu nutzen, die als ein einziges System (System of Systems) arbeiten, so dass die Aktionen jedes einzelnen den Rest des Teams beeinflussen können.

MUT-Fähigkeiten sind entscheidend, wenn es darum geht, die Effizienz von Missionen zu steigern. Sie ermöglichen es UAVs, neue Missionsrollen zu übernehmen, wie z. B. als Lockvogel, um feindliches Feuer von bemannten Flugzeugen abzuhalten, oder als erkundender Sensor, der bemannte Flugzeuge mit Informationen über gefährliche Szenarien versorgt. Damit diese Fähigkeit zur Zusammenarbeit vollständig ist, müssen diese Rollen dynamisch sein, mit der Möglichkeit der Neuzuweisung zwischen den Teammitgliedern im Falle von Missionsänderungen oder dem Verlust von Agenten. Die Akzeptanz von MUT wird daher für den Erfolg von Missionen in sich ständig ändernden Szenarien entscheidend sein.

Obwohl eine aktive Zusammenarbeit zwischen bemannten und unbemannten Flugzeugen noch in weiter Ferne zu liegen scheint, gibt es bereits Projekte, die die ersten Entwicklungen in diesem Bereich erproben. Dem Air Force Research Laboratory in den Vereinigten Staaten gelang es 2017 in Flugversuchen unter dem Namen Have Raider, die Fähigkeit zum Formationsflug von bemannten und unbemannten Flugzeugen zu demonstrieren. Bei diesen Versuchen wurde auch eine dynamische Missionsanpassung erreicht: Es wurde eine ungeplante Bedrohung simuliert, die das Team erkennen und dann die Missionsprioritäten so anpassen musste, dass die unbemannten Flugzeuge die Formation aufbrechen, die Bedrohung beseitigen und sich dann wieder gruppieren konnten. Ein weiterer interessanter Test wurde 2011 von der DARPA durchgeführt. Bei diesem Flugversuch flogen zwei unbemannte Flugzeuge, nämlich ein Global Hawk der NASA und der Proteus-Prototyp von Northrop Grumman, erfolgreich in einer Höhe von 45.000 Fuß mit einem Abstand von nur 40 Fuß zwischen ihnen, eine notwendige Fähigkeit für die zukünftige Implementierung der autonomen Luftbetankung. Ein weiterer bemerkenswerter Test, der in eine ähnliche Richtung geht, war die Anfang dieses Jahres abgeschlossene Flugtestkampagne von Airbus, bei der das vollautomatische Datenerfassungssystem getestet wurde.

Gegen die zunehmende Autonomie gibt es einige Gegenstimmen, die auf den enormen Technologiesprung hinweisen, der notwendig sein wird. Dennoch sind in den letzten Jahren Leistungen erbracht worden, die wir vor nicht allzu langer Zeit noch als Wunschtraum abgetan hätten. GMV arbeitet daran, die Sicherheit in der Luftfahrt durch autonome Systeme und Funktionen zu erhöhen, wohl wissend um die Schwierigkeiten, die die Entwicklung dieser neuen Technologien mit sich bringt, aber entschlossen, Teil der Zukunft der Branche zu sein.

Autor: Miguel Morgado Martín