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Automatisierung vs. Autonomie in der Luftfahrt

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Vollautonome Flugzeuge sind noch etliche Jahre von einer möglichen Serienreife entfernt. Doch Urban-Air-Vehicle könnten sich als geeignete Option erweisen, den idealen Entwicklungsweg aufzuzeigen.

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In den kommenden Jahrenzehnten könnte Autonomie der Luftfahrtindustrie helfen, den Pilotenmangel abzumildern und die wachsende Nachfrage im kommerziellen Flugverkehr sicherzustellen.
In den kommenden Jahrenzehnten könnte Autonomie der Luftfahrtindustrie helfen, den Pilotenmangel abzumildern und die wachsende Nachfrage im kommerziellen Flugverkehr sicherzustellen.
(Bild: Airbus)

Höhere Zuverlässigkeit, verbesserte Leistung und reduzierte Kosten: Die wahrgenommenen Vorteile der Automatisierung haben sie zu einem der wichtigsten industriellen Trends dieses Jahrhunderts gemacht. Tatsächlich ist die Automatisierung in der Fertigung mittlerweile so weit verbreitet, dass Roboter, Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen ein zunehmend integraler Bestandteil des Fertigungsprozesses sind.

Auch im Bereich der Mobilität wird die Automatisierung einen bedeutenden Einfluss darauf haben, wie wir uns in Zukunft bewegen. Automobilhersteller auf der ganzen Welt erforschen das Potenzial selbstfahrender Autos, die eine drastische Verringerung der Fahrzeugunfälle, eine Verbesserung der Verkehrssicherheit und die Freisetzung wertvoller Zeit versprechen. Zwar ist ein gewisser Grad an Automatisierung in vielen Fahrzeugen bereits vorhanden, jedoch wird es noch etliche Jahre dauern, bis tatsächlich selbstfahrende Autos das Straßenbild prägen. Dies liegt zum Teil auch daran, dass Straßensysteme hochkomplexe Umgebungen sind, in denen das Gefahrenspektrum beginnenden bei anderen Verkehrsteilnehmern über Fußgänger bis hin zu fehlenden Fahrbahnmarkierungen reicht.

Die Luftfahrt ist jedoch eine ganz andere Geschichte. Flugzeuge operieren in einer wesentlich spärlicher genutzten Umgebung. Gefahren in der Luft - wie andere Flugzeuge, Vögel oder Drohnen - sind seltener anzutreffen als Gefahren am Boden. Zudem kann sich ein Flugzeug in drei Dimensionen bewegen, um einer potenziellen Gefahrensituation auszuweichen. Aus der Perspektive des Risikos und der Auswirkungen betrachtet, deutet dieser große Unterschied bezogen auf Gefahrendichte und Reaktionsoptionen darauf hin, dass die Autonomie in der Luftfahrt vor einer gänzlich differenzierten Herausforderung steht als die automobilen Pendants.

Der Sprung von automatisiert zu autonom

Obwohl manchmal austauschbar verwendet, sind Automatisierung und Autonomie nicht gleichbedeutend. Der Unterschied: Automatisierung bezieht sich auf die Fähigkeit eines Systems, ein Fahrzeug zu steuern, wie z.B. Autopilot oder Tempomat. Autonomie ist hingegen die Fähigkeit eines Systems, ein Fahrzeug nicht nur zu steuern, sondern auch auf unerwartete Ereignisse zu reagieren.

Dabei können zwei sehr unterschiedliche Wege beschritten werden, um ein vollständig autonomes Flugzeug entwickeln zu können. Während der Entwicklung wäre als Variante A immer ein "Fall-back"- oder Sicherheitspilot an Bord, der jederzeit und aus jedem Grund die Kontrolle übernehmen kann. Wenn das Autonomiesystem zuverlässiger wird, wird der Fall-back-Pilot schließlich überflüssig. Als Variante B käme eine vollumfängliche Autonomie von Anfang an in Frage. Der Betrieb ausschließlich in eingeschränkten Umgebungen könnte es ermöglichen, das Autonomiesystem von Anfang an für sichere und umfassende Tests einzusetzen.

Durch den Einsatz von Fall-Back-Piloten könnte das Flugzeug von morgen zwar schneller entwickelt werden, jedoch wären erhebliche Investitionen in Systeme notwendig, die im Falle einer vollautonomen Variante nicht benötigt würden. Wenn hingegen mit der vollen Autonomie begonnen wird, entfällt die Notwendigkeit von Mensch-Maschine-Schnittstellen. Problematisch wären hier jedoch die Zertifizierungsschritte sowie die öffentliche Akzeptanz.

Einige Hersteller, wie zum Beispiel Airbus, haben sich aber bereits auf die letztgenannte Option festgelegt: Neue Fahrzeuge (z.B. Vahana) für die urbane Luftmobilität wurden so konzipiert, dass sie von Anfang an autonome Funktionalitäten integrieren. Der Grund hierfür ist, dass diese Passagierdrohnen relativ kurze Punkt-zu-Punkt-Flüge auf einer begrenzten Routenanzahl mit begrenzter Landeinfrastruktur anfliegen. Obwohl die Technologie noch nicht ausgereift genug ist, um tatsächlich Passagiere zu befördern, wird die Autonomie im Flugbetrieb zweifellos durch selbststeuernde, fliegende Taxidemonstrationen geprägt werden.

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