"Wir hätten sogar in die Aschewolke fliegen können"

Paul Newman, Wissenschaftler am NASA Goddard Space Flight Center, spricht im TR-Interview über die Möglichkeiten der autonomen "Global Hawk"-Drohnen für Klima- und Wetterforschung.

Das "Global Hawk"-Projekt der NASA soll zum neuen Goldstandard für die Erforschung der Atmosphäre werden: Die umgebauten Militärdrohnen der US-Luftwaffe können bis zu 30 Stunden unterwegs sein und in große Höhen vordringen. Paul Newman, der das Projekt am NASA Goddard Space Flight Center wissenschaftlich begleitet, meint, dass das künftig auch bei Vulkanausbrüchen interessant sein könnte.

Technology Review: Herr Newman, Europa kämpfte in den letzten Wochen schwer damit, vernünftige Daten über die durch den Vulkanausbruch auf Island hervorgerufene Aschewolke zu erhalten. Tagelang blieb der Luftraum gesperrt. Hat es Sie überrascht, dass das Grounding größtenteils auf Computermodellen beruhte und Messflüge erst sehr spät durchgeführt wurden?

Paul Newman: Nein, die Verzögerung zwischen den Ergebnissen der Modellvorhersage und den tatsächlichen Messflügen war für mich wenig überraschend. Viele der europäischen Nationen besitzen zwar passendes Gerät für Forschungsflüge. Doch ich kenne keine Regierung, die die in diesem Fall notwendigen wissenschaftlichen Instrumente in ihren Maschinen parat gehabt hätte, um sofort abzuheben.

Man hatte also zunächst die notwendigen Messgeräte in ein dafür brauchbares Flugzeug zu integrieren. Das wiederum musste eine ausreichende Reichweite besitzen und in den korrekten Höhen fliegen können – und dies auch noch über den für vernünftige Messungen notwendigen Zeitraum hinaus. Die Instrumente mussten solide montiert sein, inklusive passender Stromversorgung. Dann hatte man das Fluggerät auch noch korrekt auszubalancieren. All das sind keine leichten Aufgaben, damit waren Ingenieure- und Hardware-Spezialisten Tage beschäftigt.

Hinzu kommt, dass kein Pilot oder Forscher bewusst in eine gefährliche Situation hineinfliegen will. Aus diesem Grund brauchte man vor dem eigentlichen Abheben sowieso eine Modellvorhersage. Solche Systeme existieren bereits seit längerem und können deshalb innerhalb kürzester Zeit aufgerufen werden.

Und so schlecht sind die Modelle auch nicht: Sie bieten üblicherweise vernünftige Daten darüber, wie sich eine Aschewolke vulkanischen Ursprungs bewegt und verteilt. Das ist der Job eines der neun Volcanic Ash Advisory Center, die auf der ganzen Welt installiert sind – und sie haben in den letzten Jahren grundsätzlich sehr gute Arbeit geleistet.

TR: Würde eine der Drohnen, die Sie gerade testen, bessere Daten liefern?

Newman: Das autonome "Global Hawk"-Fluggerät der NASA kann in große Höhen vordringen – wir sind typischerweise zwischen 55.000 und 65.000 Fuß (also 16,8 bis 19,8 Kilometer) unterwegs. Unser Jet hätte also deutlich über der Aschewolke des Eyjafjallajökull fliegen können. Es wäre deshalb durchaus vorstellbar gewesen, einen der Global Hawks von Kalifornien aus aufsteigen zu lassen, mit ihm nach Island zu fliegen und dann vier bis sechs Stunden oberhalb des Vulkans Messungen vorzunehmen. Momentan ist das Fluggerät allerdings nicht ausreichend instrumentiert, um direkt in die Aschewolke hinein zu messen. Wir könnten aber prinzipiell sogar in sie eindringen, was wir aufgrund der Gefahren für die Triebwerke aber wahrscheinlich nicht tun würden.

Praktisch denkbar wäre, dass ein Global Hawk mit seinem Lasersystem, seinen zwei hochauflösenden Videokameras und einem Spektrometer für den Bereich zwischen sichtbarem und ultraviolettem Licht sehr ordentliche Daten mittels Remote Sensing sammelt. Dazu reicht das Überfliegen der Wolke. Eine direkte Untersuchung der Aschewolke wäre sicher sehr, sehr wertvoll gewesen. Daten über ihre Ausbreitung und die Gesamthöhe sind aber ebenfalls wichtig.

TR: Sie testen derzeit drei Drohnen. Können Sie bereits sagen, wie erfolgreich sie arbeiten? Gab es böse Überraschungen?

Newman: Aktuell ist eine der drei Drohnen im Einsatz. Bislang arbeiten unsere Systeme sehr gut, obwohl es natürlich eine große Lernerfahrung für uns Wissenschaftler ist. Wir testen gerade die Limits des Systems und wollen feststellen, wie weit wir gehen können.

TR: Die Global Hawks verfügen über ein sogenanntes "Plug & Play"-System, mit dem sich Messinstrumente innerhalb kürzester Zeit austauschen lassen. Wie funktioniert das?

Newman: Jedes der Instrumente ist einzigartig und jedes wird von einem eigenen Forscherteam betreut. Nach jedem Flug werden die meisten Messgeräte aus der Drohne ausgebaut, getestet und gewartet.

Während des Fluges sitzen Repräsentanten aller beteiligten Wissenschaftlerteams im Global Hawk Operations Center (GHOC) und überwachen die Instrumente. Das ist wichtig, damit sichergestellt wird, dass die Geräte korrekt funktionieren, außerdem werden interessante Beobachtungen sofort weitergegeben.

Wenn ein Messgerät ein Problem haben sollte, lässt sich dies oft vom Boden aus lösen – man ändert dann die Einstellungen. Das ist auch auf Tausende von Kilometern Entfernung und bei einer Flughöhe von 19 Kilometern noch möglich. Alle Informationen lassen sich in Echtzeit abfragen.

TR: Welche Messungen sind grundsätzlich möglich?

Newman: Wir haben fast keine Beschränkungen. Solange ein Messgerät unter 680 Kilo wiegt, kann es an Bord und abheben. (bsc)