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Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Klimawandel, Digitalisierung, Industrie 4.0 sowie die
Transformation des Energie- und Verkehrssystems − diese zentralen
gesellschaftlichen Aufgaben stehen 2017 im Fokus der Forschungsarbeiten des
Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Auf der
Neujahrespressekonferenz in Berlin stellt das DLR am 26. Januar 2017 die
Ausrichtung seiner Forschungsarbeiten sowie ausgewählte Projekte vor.
Wissen für Morgen
"Die wissenschaftlichen Arbeiten des DLR orientieren
sich an den Notwendigkeiten unserer modernen Gesellschaft, wie der
Digitalisierung, dem Umgang mit großen Datenmengen oder der Bewältigung des
weltweiten Klimawandels. Mit unserer grundlagenbasierten Forschung tragen wir
dazu bei, wissenschaftliche Ergebnisse in technologische Anwendungen in die
Bereiche der intelligenten Mobilität und nachhaltigen Energienutzung zu
überführen", sagt Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund, Vorstandsvorsitzende des
DLR. Das DLR kooperiert dabei an seinen Standorten eng mit der regionalen und
lokalen Industrie sowie mit anderen Forschungseinrichtungen. Im Fokus der
Kooperationen steht dabei auch der Technologietransfer. Das heißt, die
Überführung wissenschaftlicher Ergebnisse in technologisch-industrielle
Anwendungen. Mit diesen zukunftsweisenden Forschungsthemen versteht sich das
DLR als Impulsgeber und Moderator gesellschaftlicher Veränderungen.
Im Folgenden finden Sie eine Auswahl der
DLR-Forschungsthemen im Jahr 2017 aus den DLR-Forschungsbereichen:
Luftfahrt
ALAADy - unbemannter Luftfrachttransport
Paketzustelldienste testen bereits kleinere Paketdrohnen
für die praktische Anwendung. Das DLR geht einen Schritt weiter und wird im
Projekt ALAADy (Automated Low Altitude Air Delivery) erstmals ein unbemanntes
Fluggerät entwerfen und erproben. Es soll humanitäre Güter oder dringend
benötigte Ersatzteile von bis zu einer Tonne Nutzlast transportieren. Dabei
steht für die DLR-Forscher besonders die Sicherheit und der wirtschaftliche
Nutzen eines solchen Systems im Fokus. Die Frachtdrohne soll anspruchsvolle Flüge
in sehr niedrigen Bahnen in bis zu 600 Kilometer entfernte Gebiete absolvieren
können und langfristig in das bestehende Luftverkehrssystem integrierbar sein.
Dazu planen die Wissenschaftler auf Grundlage erst kürzlich von der
Europäischen Flugsicherheitsbehörde EASA (European Aviation Safety Agency)
herausgegebener Sicherheitskonzepte für den Betrieb unbemannter Luftfahrzeuge
zu untersuchen, ob automatische Transporte dieser Größenordnung technisch und
regulatorisch unter heutigen Bedingungen realisiert werden können. Im Sommer
2017 sind umfangreiche Tests in einem Drohnensimulator in Braunschweig geplant,
gegen Ende des Jahres sollen erste Flugversuche stattfinden.
Lärmminderung bei Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen
Das DLR hat im Rahmen seiner Forschungsarbeiten
verschiedene Technologien zur Lärmminderung für die Umrüstung heutiger Kurz-
und Mittelstreckenflugzeuge entwickelt. Beispielweise handelt es sich dabei um
Abdeckungen an den Fahrwerken, Maßnahmen gegen das Spoilergeräusch an den
Landeklappen und modifizierte Konturen des hinteren Düsenrands an den
Triebwerken. Weltweit erstmals planen DLR-Forscher nun bei
Überfluglärmmessungen mit dem Forschungsflugzeug A320 ATRA (Advanced Technology
and Research Aircraft) das Potential des Zusammenspiels aller
Lärmminderungstechnologien zu erforschen. Dazu finden im Projekt Low Noise ATRA
(LNATRA) bereits ab März 2017 unter der Leitung des DLR-Instituts für
Aerodynamik und Strömungstechnik in Braunschweig die nötigen Umbauarbeiten am
ATRA statt. Die Flugversuche selbst sind ab Mai 2017 geplant.
Raumfahrt
Neue Satellitenplattform "Made in Germany"
Seit knapp 25 Jahren startet erstmals wieder ein in
Deutschland entwickelter und gebauter Telekommunikationssatellit ins All: Am
frühen Morgen des 28. Januar 2017 soll der mit drei Tonnen für einen
Telekommunikationssatelliten relativ leichte Hispasat 36W-1 vom europäischen
Raumflugzentrum der ESA in Französisch-Guyana seine Reise ins All antreten. Er
wird in 36.000 Kilometer Höhe in einem geostationären Orbit arbeiten. Der
Satellit des spanischen Telekommunikationsdienstleisters Hispasat ist der erste
des von Deutschland geführten SmallGEO-Programms. Er wurde im Auftrag der ESA
vom deutschen Raumfahrtkonzern OHB in Bremen gebaut. Die Verantwortung für die
Nutzlast des Satelliten hat die Tesat Spacecom GmbH aus Backnang. Das
Raumfahrtmanagement des DLR unterstützt das SmallGEO-Programm mit rund 150
Millionen Euro (42,5 Prozent des Programms) aus Mitteln des Bundesministeriums
für Wirtschaft und Energie (BMWi). Die deutsche Systemfähigkeit für den Bau von
Satelliten im kommerziell wichtigen und wachsenden Telekommunikationsmarkt ist
damit wieder erreicht. Zudem ist die SmallGEO-Plattform flexibel einsetzbar.
Sie soll unter anderem die noch ausstehenden ESA-Missionen EDRS-C − einen
Satelliten der europäischen Datenrelais-Autobahn − und Electra ins All tragen.
Electra ist eine rein elektrisch angetriebene Mission, die 2022 starten soll.
Auch in dem deutschen Technologieerprobungssatelliten Heinrich Hertz (geplanter
Start: 2020) soll die die neue Plattform genutzt werden.
Eu:CROPIS: Gewächshäuser im All
In der zweiten Jahreshälfte ist der Start des
DLR-Satelliten Eu:CROPIS (Euglena and Combined Regenerative Organic-food
Production in Space) geplant. Das DLR-Experiment wird mit einer Falcon 9
Trägerrakete der privaten Raumfahrtfirma Space-X ins All fliegen. Eu:CROPIS
soll während seiner Mission in 600 Kilometer Höhe um seine eigene Achse
rotieren und dabei im Inneren für sechs Monate zunächst die Schwerkraft von
Mond und anschließend sechs Monate lang Mars-Gravitation erzeugen. Dabei sollen
Tomatensamen unter 16 wachsamen Kameras keimen und zu kleinen Weltraum-Tomaten
heranwachsen. Ein ganzes Konsortium von Mikroorganismen in einem Rieselfilter
wird dafür sorgen, dass aus künstlichem Urin ein bekömmlicher Dünger für die
Tomaten entsteht. Zum anderen sind Augentierchen - der Einzeller Euglena - mit
an Bord, um das geschlossene System zusätzlich vor überschüssigem Ammoniak zu
schützen und zudem Sauerstoff zu liefern. Der Satellit wird aus dem GSOC
(German Space Operations Center, GSOC), dem Raumfahrt-Kontrollzentrum des DLR
in Oberpfaffenhofen bei München gesteuert, die Kommunikation mit dem Satelliten
erfolgt unter anderem mit über die Bodenstation Weilheim.
Klimaschutz: intensivere Zusammenarbeit mit den Vereinten
Nationen
Das DLR organisierte in Köln bereits 2016 − mit
Unterstützung des Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) der United Nations −
die Konferenz "CCC 2016" zum Thema Climate Change. DLR und UNOOSA
sehen die dringende Notwendigkeit, weiter für das Thema Klimaveränderung zu
sensibilisieren. Im Herbst 2017 ist eine weitere Konferenz zusammen mit der UN
in Bonn geplant. Dabei wird das DLR wissenschaftliche Lösungen und Methoden
vorstellen, um die Ziele der UN-Klimakonferenzen COP 21 in Paris und COP 22 in
Marrakesch zu erfüllen. Das DLR sieht die Klimaveränderung und damit verbunden
die Reduzierung von Treibhausgasen in der Atmosphäre sowie das
Katastrophenmanagement als die wichtigsten gesellschaftlichen Themen der
Zukunft und versteht dies sogleich als Auftrag, Lösungen zu erarbeiten. So
können das Klima und auch die Maßnahmen der Partnerländer zur Reduzierung des
CO2-Ausstoßes durch verbesserte Sensor- und Satellitentechnologien genauer
überwacht werden. Zudem kann auch die Internationale Raumstation ISS stärker
zur Fernerkundung der Atmosphäre eingesetzt werden. Die Synergie von
Satelliten- und ISS-basierter Fernerkundung birgt ein großes Potenzial für die
Zukunft, beispielsweise bei der Validierung und Kalibrierung von Daten.
"Raumfahrt bewegt!"
Vor dem Hintergrund der Kommerzialisierung und der
engeren Vernetzung zwischen Raumfahrt- und Nicht-Raumfahrtbranchen hat das DLR
Raumfahrtmanagement vor drei Jahren die Initiative INNOspace gestartet.
Zusammen mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie folgt nun die
Initiative "Raumfahrt bewegt!". Dabei geht es vor allem um den
strategischen Austausch zwischen der Raumfahrt- und der Mobilitätsbranche. Die
Raumfahrt bietet bereits Infrastrukturen, die für Anwendungen im
Mobilitätsbereich genutzt werden und Grundlage für neue Anwendungen sind.
Raumfahrt kann aber auch Lösungen für künftige Herausforderungen in der
Mobilität mitentwickeln und ermöglichen. Raumfahrt und Mobilität können
gemeinsam neue Märkte erschließen und Wertschöpfung in nachgelagerten Märkten
schaffen. Die Initiative "Raumfahrt bewegt!" wird am 27. März 2017
von Brigitte Zypries, Parlamentarischer Staatssekretärin im BMWi und
Koordinatorin der Bundesregierung für die Luft- und Raumfahrt, und Dr. Gerd
Gruppe, DLR Vorstand für das Raumfahrtmanagement, mit einer Konferenz in Bonn
gestartet.
Verkehr
Automatisches Fahren rückt näher
Automatisches und autonomes Fahren ist zurzeit das am
stärksten diskutierte Thema im Straßenfahrzeugbereich. Fernziel ist dabei nicht
nur die Unterstützung des Autofahrers, sondern die Übernahme aller
Fahrfunktionen durch das Auto. Im BMWi-geförderten Projekt PEGASUS arbeitet das
DLR gemeinsam mit Projektpartnern aus Industrie und Forschung daran, dass
automatische Fahrfunktionen auf Herz und Nieren getestet und freigegeben werden
können. Unter anderem erforscht und entschieden werden, welche Leistungen automatisierte
Fahrzeuge übernehmen müssen und wie die Sicherheit der Systeme zuverlässig
getestet werden kann. Ende 2017 präsentieren die Wissenschaftler erste
Projektergebnisse. Das DLR bringt dabei seine Erfahrung und Expertise bei
digitalen hochgenauen Karten und seine messtechnische Infrastruktur sowohl in
der Simulation als auch bei realen Testfahrten ein. Dabei nutzen die
Wissenschaftler auch die Verkehrs- und Testinfrastruktur der
Anwendungsplattform Intelligente Mobilität (AIM). Die primär im Braunschweiger
Stadtgebiet verfügbare Kommunikationstechnik und Sensorik von AIM wird zudem in
2017 mit dem Aufbau des Testfelds Niedersachsens auf Land- und Bundesstraßen
sowie Autobahnen erweitert. Mit finanzieller Unterstützung des Landes
Niedersachsen in Höhe von 2,5 Millionen Euro und einer DLR-Beteiligung an der
Finanzierung in gleichem Umfang wird somit ein wichtiger Beitrag zur
Absicherung und damit zur Beschleunigung der Markteinführung automatisierter
und vernetzter Straßenfahrzeuge geleistet. Es entsteht ein leistungsfähiges
Testfeld, das mit anderen nationalen Testfeld-Aktivitäten (zum Beispiel
Digitales Testfeld A9) sowie Initiativen auf europäischer Ebene eng vernetzt
ist.
Hochgeschwindigkeit für Güter - NGT CARGO
Ein schneller und leiser Transport hochwertiger und
eiliger Güter auf der Schiene ist das Ziel des Projekts NGT CARGO. Hierfür
überträgt das DLR seine Erkenntnisse aus den Forschungen zum
Ultrahochgeschwindigkeits-Personenzug NGT HST und dem
Hochgeschwindigkeits-Zubringer NGT LINK auf einen schnellen und leisen
Gütertriebwagenzug. Dieser soll zum Beispiel die Frachtdrehkreuze an Flughäfen,
Logistikterminals in MegaCities und einzelne Gleisanschlüsse miteinander
verbinden. Der NGT CARGO kann auf denselben Hochgeschwindigkeitsstrecken
verkehren wie der NGT HST, entweder im Mischverkehr tagsüber oder im reinen
Güterverkehr nachts. Im Frühjahr 2017 wird der NGT CARGO zusammen mit einem
Antriebs-/Brems- und Beladungskonzept vorgestellt. Das Antriebskonzept des NGT
CARGO sieht auf fahrdrahtlosen Ultra-Hochgeschwindigkeitsstrecken einen
induktiven Antrieb vor, auf konventionell elektrifizierten Strecken des
Bestandsnetzes stehen Teleskop-Stromabnehmer bereit. Die NGT CARGO-Wagen sind
einzeln oder als Gruppe autonom fahrfähig, so kann etwa ein CARGO-Einzelwagen-Verband
mit ein bis zwei Triebköpfen zu einem vollständigen, automatisch fahrenden
Gütertriebwagenzug zusammengestellt und von einer Zentrale aus geleitet werden.
VEU: Wirkungen des Verkehrs auf Umwelt, Gesellschaft und
Wirtschaft
Mobilität und Verkehr werden zukünftig noch viel stärker
durch massive Zielkonflikte gekennzeichnet sein. Auf der einen Seite stehen
gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung, die ohne ein
leistungsfähiges Verkehrssystem nicht vorstellbar sind. Andererseits beeinträchtigt
der Verkehr Menschen und Umwelt an vielen Stellen. Das Verkehrssystem der
Zukunft muss daher auf lokaler, nationaler und internationaler Ebene extrem
leistungsfähig sein und gleichzeitig im Einklang mit Zielen wie der
Transformation des Energiesystems und dem Klimaschutz stehen. Das Projekt VEU
(Verkehrsentwicklung und Umwelt), hat sich zum Ziel gesetzt, diese komplexen
Zusammenhänge zu modellieren, unter anderem die heutigen und zukünftigen
Ursachen des Verkehrs mit ihren Wirkungen auf Umwelt, Wirtschaft und
Gesellschaft. Durch die Modelle können Entscheider besser bewerten, welchen
Einfluss Technologien und ordnungspolitische Maßnahmen auf die
Mobilitätssysteme haben. Die Ergebnisse des Projekts werden voraussichtlich im
Juni vorgestellt.
Energie
Die größte künstliche Sonne der Welt
Das DLR-Institut für Solarforschung weiht am 23. März
2017 mit dem Hochleistungsstrahler synlight die größte künstliche Sonne der
Welt ein. In der Anlage sind 150 Strahler mit der Lichtleistung eines
Großkino-Projektors verbaut. Diese erzeugen eine Lichtintensität, die
mindestens dem 10.000-fachen der natürlichen Sonnenstrahlung auf der
Erdoberfläche entspricht. Mit der künstlichen Sonne können die Solarforscher
des DLR unabhängig von Wetterbedingungen und Jahreszeit experimentieren und so
ihre Forschungsarbeiten schneller vorantreiben. Hierbei wird der Schwerpunkt in
den nächsten Jahren die Entwicklung von Herstellverfahren für solare
Treibstoffe sein. Aber auch Forscher und Industrieunternehmen der solarthermischen
Kraftwerksbranche oder aus der Luft- und Raumfahrt werden in synlight ideale
Bedingungen für Tests an Komponenten realer Größe vorfinden. Ingenieure des
DLR-Instituts für Solarforschung haben die Anlage konzipiert und werden die
Anwender bei der Vorbereitung und Durchführung der Experimente begleiten.
Wasserstoff aus Sonnenlicht
Sonnenenergie ist die mit Abstand am meisten verfügbare
Energieressource auf der Erde. Wasserstoff wiederum ist mit seiner hohen
Energiedichte ein ausgezeichneter Energieträger, zudem entstehen bei seiner
Verbrennung lediglich Wasser und Wärme. Im Projekt HYDROSOL Plant haben
Forscher des DLR-Instituts für Solarforschung einen solarchemischen Reaktor mit
750 Kilowatt Leistung entwickelt. Über eine chemische Reaktion (Redox-Reaktion)
wird die Wärmeenergie der Sonne darin zur Wasserstofferzeugung genutzt. 2017
wird der Reaktor auf der Plataforma Solar de Almería des spanischen
Forschungszentrums CIEMAT eingeweiht. Der Reaktor ist eine Weiterentwicklung
einer Anlage, mit der den Forschern die direkte Wasserstoffherstellung bereits
2006 gelang. Diese Innovation war mit dem DESCARTES-Preis der Europäischen
Kommission ausgezeichnet worden.
Weltweit größte Industrie-Testanlage für
Flüssigsalzspeicher TESIS nimmt Betrieb auf
Energiespeicher spielen eine Schlüsselrolle für die
Energieversorgung der Zukunft. Gesucht wird ein Speicher, der kostengünstig
große Mengen an Energie aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben kann. Im
Kraftwerks- und Industriebereich können flüssige Salzschmelzen diese Rolle als
Energiespeicher-Material übernehmen. Im Alltag wird das Prinzip bei
Thermosflaschen mit dem Speichermedium Wasser bei Temperaturen bis 100 Grad
Celsius genutzt. Flüssige Salzmischungen können bei wesentlich höheren
Temperaturen im Bereich 180 bis 560 Grad Celsius eingesetzt werden. Bereits
jetzt werden Salzschmelzen kommerziell in Solarkraftwerken genutzt, bei einem
50-Megawatt-Kraftwerk sorgen beispielsweise 30.000 Tonnen flüssiges Salz dafür,
dass das Kraftwerk auch in den Abendstunden Strom liefern kann. Neben dem
kommerziellen Einsatz in solarthermischen Kraftwerken bietet die Technologie
große Speicherpotentiale für die Energiewende. Salzschmelzen können in
industriellen Prozessen überall zum Einsatz kommen, wo Abwärme anfällt und zu
einem späteren Zeitpunkt wieder in das System eingespeist werden kann. Dafür
wollen Forscher am DLR-Institut für Technische Thermodynamik die
Flüssigsalztechnologie weiterentwickeln. Im Juni nehmen sie dazu in Köln die
Testanlage TESIS in Betrieb. Ziel ist, die innovativen Energiespeicher in
Zusammenarbeit mit der Industrie zur Marktreife zu bringen. Die Testanlage
wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und ist
Teil des interdisziplinären Forschungsgebäudes CeraStorE.
Das DLR stellt auch 2017 aktuelle Forschungsprojekte aus
dem Energiebereich vom 24. bis 28. April auf der Hannover Messe vor.
Sicherheit
DLR unterstützt Hilfsorganisation I.S.A.R.
Nach Naturkatastrophen oder im Krisenfall ist eine
schnelle und effiziente Hilfe unerlässlich. Dazu forscht das DLR gemeinsam mit
der Hilfsorganisation International Search and Rescue Germany (I.S.A.R.) an
neuen Entwicklungen und Anwendungen im Bereich des Krisen- und
Katastrophenmanagements. Im Mai 2017 werden Mitarbeiter des DLR-Instituts für
Optische Sensorsysteme als Teil des I.S.A.R.-Teams an der internationalen
Rettungsübung ACHILLES unter Federführung der UN teilnehmen. Von Seiten des DLR
wird dabei ein neuer Prototyp des MACS-Kamerasystems an einem unbemannten
Fluggerät erprobt. Damit sind Rettungskräfte in der Lage, Schadensgebiete
schnell zu kartieren und die Ergebnisse direkt nach Landung für den Einsatz zu
nutzen. I.S.A.R.-Geschäftsführer Michael Lesmeister spricht von einem
Meilenstein: "Dadurch kann den Opfern noch effizienter geholfen werden.
Bisher tappen wir im Dunkeln, wenn wir in ein Schadensgebiet kommen, weil wir
nicht wissen, ob beispielsweise Straßen passierbar sind, wo sich große Menschenansammlungen
befinden oder wie viele Häuser zusammen gestürzt sind." Die neue Technik
soll einen Überblick im Krisenfall bieten und Rettungsteams direkt zu den
Betroffenen bringen.
IoSiS - Imaging of Satellites in Space
Raumfahrt ist eine der wichtigen Schlüssel- und
Kernkompetenzen der modernen Industriegesellschaft. Ob Wettervorhersage,
Satellitenfernsehen oder globale Internetverfügbarkeit; ob bei Navigation,
Energieversorgung oder im Bankengewerbe: Raumfahrt ist heute sowohl für den
Einzelnen wie für die Gesellschaft im Alltag unverzichtbar. Dabei sind
Satelliten im Weltall einer ständigen Bedrohung ausgesetzt, entweder mit einem
anderen Satelliten oder mit sogenanntem Weltraumschrott zu kollidieren. Ein
Schutz der weltraumgestützten Systeme setzt voraus, dass alle Objekte und
Vorgänge im erdnahen Weltraum erfasst werden. Dazu ist es unabdingbar, dass
Bahnen und Eigenschaften von Objekten im Orbit bekannt sind und regelmäßig
aktualisiert werden. Dies ermöglicht es unter anderem, aktive Satelliten durch
Ausweichmanöver vor Kollisionen zu schützen. Im Rahmen des Vorhabens IoSiS
(Imaging of Satellites in Space) baute das DLR-Institut für Hochfrequenztechnik
und Radarsysteme am DLR-Standort Weilheim in den vergangenen Jahren ein
Radarsystem auf. Das System erreicht theoretisch eine räumliche Auflösung von
bis zu drei Zentimetern und ist damit in der Lage, präzise Information über den
Zustand von Satelliten sowie über mögliche Bedrohungen derselben zu liefern.
Von April 2017 bis Ende Juni 2017 wird im Rahmen einer IoSiS-Messkampagne
untersucht, wie die bisher erreichte Qualität der Daten sichergestellt und in
Zukunft optimiert werden kann.
Kontakte
Andreas Schütz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Pressesprecher
Tel.: +49 2203 601-2474
Dorothee Bürkle
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Kommunikation, Teamleitung Media Relation
Tel.: +49 2203 601-3492
