DOSSIER

Wie Drohnen unseren Luftraum erobern

INFOGRAFIK. Technik und Einsatzmöglichkeiten von Drohnen haben sich massiv weiterentwickelt. Hier ein kleiner, unvollständiger Einblick in die Welt der Drohnen.

Von Günter Pichler und Wilfried Rombold

Unter Drohnen versteht man primär unbemannte Flugobjekte (Englisch: UAV = unmanned aerial vehicle) mit aktiver bzw. programmierter Fernsteuerung. Im umgangssprachlichen Sprachgebrauch meint man deshalb mit dem Begriff Drohne fast immer ein unbemanntes Flugobjekt.

Mittlerweile wurde das Drohnenkonzept auch auf andere Domänen ausgedehnt. So bezeichnet man unbemannte, ferngesteuerte oder autonome Fahrzeuge, die auf dem Land, im Wasser oder unter Wasser operieren, auch als Drohnen – sogenannte Land-, Wasser- oder Unterwasserdrohnen.

Drohnen wurden entwickelt, um autonom oder ferngesteuert verschiedene zivile oder militärische Aufgaben zu erfüllen.

1849

setzte das österreichische Militär erstmals unbemannte FlugobjekteBombenballone – ein, um Venedig mit Bomben anzugreifen. Der Erfolg war wegen der wechselnden Wetterlage und mangelnder Treffsicherheit gering. Das war der erste militärische Luftangriff der Geschichte.

Die österreichischen Artillerieoffiziere Franz (Bild) und Josef Uchatius entwickelten unter der Leitung von Generalmajor Franz von Hauslab die ersten Ballonbomben.

1936

wurde die Bezeichnung Drohne (engl. Drone) von männlichen Honigbienen auf unbemannte Luftfahrzeuge übertragen. Dieser militärische Begriff wurde später auch auf zivile Luftobjekte angewandt.

Flugdrohnen

Es gibt eine Vielzahl von Drohnenbauweisen mit unterschiedlichen Antriebsarten. Die Größen reichen von rund 30 mm Durchmesser bis zu 24 m Flügelspannweite.

Beispiel für einen Quadrocopter

Quadrocopter, Drohnen mit vier Rotoren, gehören zu den häufigsten Drohnentypen. Sie werden im privaten Bereich, als Spielzeug oder für Luftaufnahmen, bis hin zu professionellen Anwendungen im zivilen und im militärischen Bereich verwendet.

Flugcontroller

Das „Drohnengehirn“ steuert die Drohne auf Basis der Pilotenbefehle und der Daten der eingebauten Sensoren wie z. B. Barometer, GPS-Modul, Drehraten-, Beschleunigungssensor oder Kompass.

Akku

Für die meist mit Elektromotoren betriebenen Drohnen werden meistens Lithium-Ionen-Akkus in der Drohne verbaut. Sie haben eine hohe Kapazität und wenig Gewicht.

Propeller

Meist mit zwei oder drei Kunststoff-, Carbon- oder Holzblättern. Durch das Anpassen der Drehzahl und Drehrichtung der Propeller kontrolliert man Auftrieb, Rotation, Neigung und Flugrichtung der Drohne bzw. lässt man sie schweben.

Motoren

Diese Drohnen werden meistens mit bürstenlosen Gleichstrommotoren angetrieben. Es gibt aber auch andere Antriebsarten, wie z. B. Verbrennermotoren.

Bodensensoren

an der Drohnenunterseite (Ultraschall- bzw. Infrarotsensoren) zur Bodenabstandsbestimmung.

Ein Anti-Kollisionssystem erkennt Hindernisse.

Kamera

Die meisten Drohnen haben Kameras. Einige nehmen die Bilder nicht nur auf, sondern senden sie in Echtzeit an den Piloten. Sogenannte Gimbals sorgen für die Stabilität der Kamera.

Landefüße

zum Schutz der Drohnenkomponenten bei Bodenkontakt.

Flugcontroller

Das „Drohnengehirn“ steuert die Drohne auf Basis der Pilotenbefehle und der Daten der eingebauten Sensoren wie z. B. Barometer, GPS-Modul, Drehraten-, Beschleunigungssensor oder Kompass.

Akku

Für die meist mit Elektromotoren betriebenen Drohnen werden meistens Lithium-Ionen-Akkus in der Drohne verbaut. Sie haben eine hohe Kapazität und wenig Gewicht.

Propeller

Meist mit zwei oder drei Kunststoff-, Carbon- oder Holzblättern. Durch das Anpassen der Drehzahl und Drehrichtung der Propeller kontrolliert man Auftrieb, Rotation, Neigung und Flugrichtung der Drohne bzw. lässt man sie schweben.

Motoren

Diese Drohnen werden meistens mit bürstenlosen Gleichstrommotoren angetrieben. Es gibt aber auch andere Antriebsarten, wie z. B. Verbrennermotoren.

Bodensensoren

an der Drohnenunterseite (Ultraschall- bzw. Infrarotsensoren) zur Bodenabstandsbestimmung.

Ein Anti-Kollisionssystem erkennt Hindernisse.

Kamera

Die meisten Drohnen haben Kameras. Einige nehmen die Bilder nicht nur auf, sondern senden sie in Echtzeit an den Piloten. Sogenannte Gimbals sorgen für die Stabilität der Kamera.

Landefüße

zum Schutz der Drohnenkomponenten bei Bodenkontakt.

Drohnensteuerung

Drohnen können u. a. manuell über Fernbedienung (Joysticks), Apps auf Handys und Computern, automatisiert mit Vorprogrammierung oder autonom mit KI-Systemen gesteuert werden. FPV-Drohen („First-Person-View“) werden vom Piloten aus der „Ich-Perspektive“ mithilfe spezieller Brillen, die das Live-Video der Kamera anzeigen, manövriert.

Drohnensteuerung

Drohnen können u. a. manuell über Fernbedienung (Joysticks), Apps auf Handys und Computern, automatisiert mit Vorprogrammierung oder autonom mit KI-Systemen gesteuert werden. FPV-Drohen („First-Person-View“) werden vom Piloten aus der „Ich-Perspektive“ mithilfe spezieller Brillen, die das Live-Video der Kamera anzeigen, manövriert.

Regeln für den Drohnengebrauch in Österreich

Die Regeln für das Fliegen von Drohnen sind durch die EU-Drohnen-Verordnung in der gesamten Union einheitlich geregelt.

Drohnenkategorien

Kategorie „open“

Ist die für den Privatgebrauch relevante Kategorie. Generell gilt: Fliegen mit ständigem Sichtkontakt, maximale Flughöhe: 120 m. Fliegen über Menschen ist erlaubt, nicht aber über Menschenansammlungen.

Unterschieden wird noch nach Gewicht und der Entfernung zu Personen. „Spielzeugdrohnen“ bis 250 g und ohne Kamera benötigen keine Registrierung.

Drohnen mit Kamera sowie jene ab 250 Gramm Gewicht brauchen eine Registrierung, die am Gerät angebracht werden muss. Eine Haftpflichtversicherung muss nachgewiesen werden. Generell ist für Drohnen ab 250 g ein (kostenloser) Online-Kurs inklusive Test bei der Austro Control verpflichtend.

Kategorie „specific“

Für Drohnen über 25 kg bzw. über 4 kg im besiedelten Gebiet. Kameraflüge über Städte fallen unter diese Kategorie. Eine Bewilligung der Austro Control ist einzuholen.

Kategorie „certified“

Eine Zertifizierung ist bei einem vergleichbaren Risiko mit jenem bei der bemannten Luftfahrt notwendig, etwa beim Flug über Menschenansammlungen mit Drohnen ab drei Metern Größe.

Gebiete mit Flugbeschränkung

Austro Control regelt in Österreich die Flugbeschränkungsgebiete. Über diese bestimmten Gebiete darf nur mit vorheriger Bewilligung von Austro Control geflogen werden bzw. braucht man dafür eine behördliche Genehmigung.

Bei einem Flugbeschränkungsgebiet handelt es sich um einen allseits umgrenzten Luftraum, in dem dauerhaft oder für bestimmte Zeiträume Beschränkungen für den Flugbetrieb gelten

Flugbeschränkungsgebiete wurden u. a. bei Flughäfen, Flugplätzen, Militäranlagen oder anderen Einrichtungen der kritischen Infrastruktur eingerichtet.

Bei einem Flugbeschränkungsgebiet handelt es sich um einen allseits umgrenzten Luftraum, in dem dauerhaft oder für bestimmte Zeiträume Beschränkungen für den Flugbetrieb gelten

Flugbeschränkungsgebiete wurden u. a. bei Flughäfen, Flugplätzen, Militäranlagen oder anderen Einrichtungen der kritischen Infrastruktur eingerichtet.

Zivile Einsatzgebiete von Drohnen

Für zahlreiche zivile Aufgaben werden heute Drohnen eingesetzt. Wie z. B. in der Land- und Forstwirtschaft, für Logistik und Transport, im Baugewerbe, zur Vermessung, im Sicherheitsbereich, im Katastrophenmanagement, in der Forschung, für Foto- und Filmaufnahmen und mehr.

Hier einige Beispiele:

Logistik, Transport und Zustellung

Die Zustellung von Paketen mit Drohnen wird von vielen Firmen und Forschern vorangetrieben. Zu den Wegbereitern gehört u. a. Amazon mit dem „Prime Air“ Projekt.

Personenbeförderung

Taxidrohnen sind noch nicht im regulären Einsatz. Es gibt jedoch Prototypen, u. a. von Volocopter oder dem mittlerweile pausierten „CityAirbus“.

Land- und Forstwirtschaft

Land- und Forstwirtschaftsdrohnen können u. a. zur Überwachung und Analyse von Pflanzen, für die gezielte Aussaat, zum Düngen oder Pflanzenschutz eingesetzt werden.

Sicherheits-, Rettungs- und Feuerwehrdrohnen

Drohnen gehören mittlerweile zur Standardausrüstung von Polizei, Rettung, Feuerwehr und sonstigen Einsatzkräften. Drohnen werden u. a. zur Personensuche, Brandbekämpfung oder im Katastrophenschutz eingesetzt. Sie liefern im Ernstfall Informationen in Echtzeit aus der Luft.

Drohne oder Roboter?

Drohnen sind ursprünglich für den Flug konzipiert, also ferngesteuerte, unbemannte Fluggeräte. Roboter umfassen eine breitere Bandbreite von mobilen und stationären Maschinen, welche eine Vielzahl von Aufgaben übernehmen können. Drohnen kann man grundsätzlich auch als eine spezielle Art von fliegenden Robotern bezeichnen.

Militärische Drohnen

Das Militär ist – neben Forschung und kommerziellen Unternehmen – nach wie vor die treibende Kraft für die Weiterentwicklung von Drohnen. Der Krieg in der Ukraine und der intensive Einsatz von Drohnen aller Art haben die Entwicklung und Produktion von Drohnensystemen sowie die Drohnenabwehr massiv vorangetrieben.

Hier einige Beispiele:

Northrop–Grumman Aufklärungsdrohne der U.S. Air Force zählt mit rund 40 Metern Flügelspannweite zu den größten militärischen Drohnen.

U.S. Reaper
Diese Drohnen werden für Überwachungs-, Aufklärungs- und Angriffsmissionen eingesetzt.

Iranische Kampfdrohnen
wurden mittlerweile von Russland für den Einsatz in der Ukraine weiterentwickelt.
Im Bild die iranische Qods Mohajer

FPV Aufklärungs- und Kampfdrohnen

FPV (steht für „First Person View“, auf Deutsch „Ich-Perspektive“). Diese Art von Kleindrohnen hat den Charakter des Kampfes im Ukrainekrieg völlig verändert und noch blutiger gemacht. Den Soldaten auf dem Schlachtfeld bieten sich kaum noch Räume, um sich zu formieren oder zurückzuziehen, da sie sofort von mehreren Drohnen der Luft angegriffen werden. Mit den günstig und einfach herzustellenden Systemen (Stückpreis ca. 400 Euro) können sogar Kampfpanzer im Wert von 3 Millionen Euro zerstört werden. FPV-Drohnen werden immer öfter über kilometerlange Glasfaser-Kabel gesteuert, um Störsender des Gegners zu umgehen.

Irans Shahed-136-Drohne wurde von Russland weiterentwickelt und mittlerweile in Russland produziert. Sie wird als Geran 2 gegen die Ukraine eingesetzt.

Türkische Bayraktar
sind Aufklärungs-, Überwachungs- und Angriffsdrohnen.

Die Warmate-Kamikaze-Drohne aus Polen ist relativ klein und tragbar und kann von einem einzelnen Bediener gesteuert werden. Sie ist für einen einmaligen Einsatz konzipiert und stürzt sich selbstzerstörerisch auf ihr Ziel.

Northrop–Grumman Aufklärungsdrohne der U.S. Air Force zählt mit rund 40 Meter Flügelspannweite zu den größten militärischen Drohnen.

U.S. Reaper
Diese Drohnen werden für Überwachungs-, Aufklärungs- und Angriffsmissionen eingesetzt.

Iranische Kampfdrohnen
wurden mittlerweile von Russland für den Einsatz in der Ukraine weiterentwickelt.
Im Bild die iranische Qods Mohajer

FPV Aufklärungs- und Kampfdrohnen

FPV (steht für „First Person View“, auf Deutsch „Ich-Perspektive“). Diese Art von Kleindrohnen hat den Charakter des Kampfes im Ukrainekrieg völlig verändert und noch blutiger gemacht. Den Soldaten auf dem Schlachtfeld bieten sich kaum noch Räume, um sich zu formieren oder zurückzuziehen, da sie sofort von mehreren Drohnen der Luft angegriffen werden. Mit den günstig und einfach herzustellenden Systemen (Stückpreis ca. 400 Euro) können sogar Kampfpanzer im Wert von 3 Millionen Euro zerstört werden. FPV-Drohnen werden immer öfter über kilometerlange Glasfaser-Kabel gesteuert, um Störsender des Gegners zu umgehen.

Irans Shahed-136-Drohne wurde von Russland weiterentwickelt und mittlerweile in Russland produziert. Sie wird als Geran 2 gegen die Ukraine eingesetzt.

Türkische Bayraktar
sind Aufklärungs-, Überwachungs- und Angriffsdrohnen.

Die Warmate-Kamikaze-Drohne aus Polen ist relativ klein und tragbar und kann von einem einzelnen Bediener gesteuert werden. Sie ist für einen einmaligen Einsatz konzipiert und stürzt sich selbstzerstörerisch auf ihr Ziel.

Drohnenabwehr

Für die Drohenabwehr werden u. a.
nicht-kinetische Mittel wie Störsender (Jammer), Mikrowellen-Emitter, Lasersysteme,
physikalische Maßnahmen wie Netze, Sichtblockaden (Wände, Nebel) oder Blenden mit Licht,
kinetische Abwehr mit Kollisionsdrohnen, Geschossen oder Luftabwehrraketen eingesetzt.
Viele Systeme setzen Radar zur Aufklärung und Verfolgung ein.

Text:
Günter Pichler und Wilfried Rombold

Digitale Aufbereitung/Grafik:
Günter Pichler

Videobearbeitung:
Fatima Al Masodi

Videos:
Getty Images (7)

Fotos/Illustrationen:
Adobe Stock (20), U. S. Airforce/Wikipedia/KK (2), Wikipedia/KK (1), Schiebel/KK (1), AFP (1), Imago (1), Baykartech (1), Getty Images (1)

Quellen:
ORF, schiebel.net, feuerwehr.at, WB Group, www.oesterreich.gv.at, Österreichisches Bundesheer (www.bundesheer.at), Wikipedia, APA, Kleine Zeitung