Braunschweig Stadt der Wissenschaft und Luftfahrt

Gestartet wird er wie ein Papierflieger: aus der Hand. Zur Landung rutscht er auf dem Bauch über die Wiese. Zur Not auch über Asphalt. Dann ist eben ein bisschen der Lack ab. "Carolo" heißt die elektronische Fledermaus, ein autonom fliegendes Vehikel, das in der L u f t den Menschen als Handlanger nicht braucht. Carolo ist ein Multitalent. Er kann Daten über Lawinengefahr im Gebirge sammeln, Staus auf der Autobahn überwachen, Waldbrände aufspüren oder Ölspuren von Schiffen auf dem Meer. Im Winter 2006/07, wenn in der Antarktis der Sommer anfängt, soll der Himmelszwerg, gespickt mit Sensoren, von der Antarktisstation Halley V auf dem Brunt-Schelfeis im Weddellmeer meteorologische Daten sammeln.

Im vergangenen Jahr überquerte er den fast 5900 Meter hohen Vulkan Cotopaxi und den Feuerberg El Reventador in Ecuador und fotografierte rotglühende Lava. Eine 300 Gramm schwere Kamera hatte Carolo beim Tanz über dem Vulkan an Bord, nur fünf Kilogramm wiegt er insgesamt. Ein Elektromotor treibt ihn an und bringt ihn auf 120 Stundenkilometer. Mit einem 85 Gramm leichten Autopiloten zeigt er sich selber den Weg, auf dem er bis zu 45 Kilometer zurücklegen kann. Der kleine Bordrechner leistet 200 Millionen Recheneinheiten pro Sekunde.

Carolo - die Technische Universität Carolo-Wilhelmina war Taufpate - ist ein Kind dieses Jahrhunderts. Erst im Jahr 2001 haben Konstrukteure des Instituts für Luft- und Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig die Arbeit an ihm begonnen und mit dem Luftikus eine technische Sensation geschaffen. Er wird heute bereits in mehreren Ausführungen getestet, mit Flügelspannweiten von 49 Zentimeter bis 3,30 Meter.Am Laptop, quasi der Kontrollstation, errechnen die Ingenieure seine Flugdaten, dann hebt Carolo ab und findet zielsicher seinen Kurs.

Schon jetzt gibt es, was neudeutsch eine "Ausgründung" genannt wird. Die kleine Firma im selben Haus am Airport heißt Mavionics (MAV steht für Micro Aerial Vehicles). Sie bietet die Wundervögel auf dem Markt an. So lässt zum Beispiel die Forstverwaltung in Thüringen einen Wald abfliegen und fotografieren. Nach 20 Flugminuten hat Carolo anhand der Nadelverfärbung ein Schadenkataster für Baum und Borke erstellt, für das Waldhüter Wochen unterwegs wären.

Solche Zusammenarbeit und Vernetzung von Forschung sind typisch in Braunschweig. Aus dem kleinen Flughafen, auf dem nicht allzu oft Propeller schnurren oder Düsen pfeifen, sondern eher der Lärm von der Autobahn nach Berlin herüberdröhnt, ist ohne Tamtam ein Zentrum der europäischen Luftfahrtforschung geworden. Er hat ganz wesentlich dazu beigetragen, dass die Welfenstadt gegen starke Konkurrenz gewonnen hat und sich 2007 "Stadt der Wissenschaft" nennen darf.

Den Braunschweigern ist dazu ein auf der Welt wohl einmaliger Name eingefallen: "Forschungsflughafen". Unter dem Logo eines Globus, um dessen Nordpol sich ein Jet schmiegt und um dessen Äquator wie eine Fieberkurve die Skyline der Stadt läuft, gehört nun offiziell zusammen, was schon lange zusammengewachsen ist:

1. Das Luftfahrt-Bundesamt (LBA). Es macht immer dann Schlagzeilen, wenn eine Bruchlandungs-Airline aus dem Verkehr gezogen werden muss.

2. Die Bundesstelle für Flugunfalluntersuchung. Sie ist bei jedem Fliegerunfall zur Stelle und ermittelt.

3. Viele Firmen zieht es verstärkt an den Zaun des Rollfeldes.

4. Institute der TU sind schon lange hier zu Hause, ebenso wie

5. das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Mehr als 800 Mitarbeiter bevölkern die unscheinbaren Gebäude auf einem Campus, den Kiefern beschatten. Es ist still, nur die Vögel zwitschern in der Oase der Hochtechnologie.

Phantasievoll, beharrlich und oft spektakulär wird hier zu Werke gegangen. Da gibt es ein der Airbus A320 nachgebautes Cockpit. In einem solchen Simulator kriegen normalerweise selbst ausgebuffte Piloten Schweißausbrüche, wenn sie vorgeschriebene Härtetests absolvieren. Hier aber muss man sich nicht einmal anschnallen - und Flugzeugführer stellen sich freiwillig für Experimente zur Verfügung.

Zum Beispiel: Flughafen Zürich, 3 Uhr nachts. Nebel gefällig? Lieber klare Sicht. Kein Problem. Aus dem Cockpitfenster erscheinen der Realität zum Verwechseln ähnlich Abfertigungshallen, Andockfinger, andere Flugzeuge, ein Tankwagen, Leitfeuer - und am Horizont die Alpen.

Worum es hier geht? Ganz einfach: die Flughafengelände trotz wachsenden Verkehrs sicherer zu machen und den Piloten die souveräne Orientierung zu erleichtern. Da soll sich nie wieder einer "verrollen", wie das im Oktober 2001 in Mailand-Linate geschah: Der Pilot einer Cessna hatte bei starkem Nebel die Übersicht verloren, war auf einer falschen Strecke zur Startbahn eingebogen und in eine SAS geknallt. 118 Menschen starben.

Nicht zu glauben, dass ein Co-Pilot vor dem Anfahren das Schiebefensterchen des Cockpits öffnet, den Kopf hinausstreckt, schaut und den Freie-Fahrt-Daumen hebt. Nicht zu glauben, dass der Sprechfunk zwischen Tower und Kanzel vernuschelt oder eine abgewetzte Flughafenkarte falsch gelesen wird.

In dieser Forschungsabteilung des DLR werden neu entwickelte Displays für den schnellen und einfachen Überblick getestet.Rote Rollbahn heißt: wegbleiben.Wird sie grün, ist sie frei. Braune Maschinen bedeutet: Die Triebwerke sind eingeschaltet. Der Pilot, der bei Nacht auf ein Lichtergewirr vor seinem Fenster schaut, das Glühwürmchen-Spielen gleicht, erfährt beim Blick aufs Display jederzeit exakt, wo seine Maschine steht und wo die anderen, wo er rollt und wer sich in seiner Nähe bewegt. Die Cessna von Linate hätte wohl nie eine rote - also gefährliche - Spur übersehen.

All das wird mit Piloten erarbeitet, wird auf deren Erfahrung abgestimmt, wird menschengerecht gemacht, um menschliches Versagen zu verhindern.

Der Verkehr auf Flughäfen ist nicht ausreichend überwacht, obwohl er vehement zunimmt. Die Lufträume sind noch immer groß genug, das Problem sind die Airports. Deshalb hat ein weiteres Forscherteam des DLR einen Towersimulator ausgetüftelt, um die Arbeit der Fluglotsen zu verbessern. Die kontrollieren, korrigieren und weisen ein - bis zu 80 Maschinen in der Stunde, was etwa in Frankfurt am Main das kritische Maximum bedeutet. Ihre Kommandos gehen an Pseudopiloten, die Wand an Wand sitzen. Es sind DLR-Mitarbeiter mit Sprechfunkausbildung, die wie im wirklichen Flugbetrieb ihre Fehler machen, Anweisungen missverstehen oder sich testweise absichtlich mal querlegen. Dabei ist die Simulation so vielseitig, dass auch die Airbus A320 aus dem Haus nebenan sich einklinken kann oder gar ein echter Flieger am Himmel über Braunschweig.

 

Die Wissenschaftler des DLR sind Meister der Simulation. Ein weiteres Forschungsvorhaben trägt den Namen "Wirbelschleppe". Solche Turbulenzen entstehen hinter Flugzeugen durch den an den Tragflächen erzeugten Auftrieb. Für nachfolgende Maschinen können sie gefährlich werden. Also sind beim Landeanflug Mindestabstände erforderlich. Dabei gilt: Je größer das Flugzeug, desto größer die Schleppe und die Sicherheitsdistanz. Das wiederum könnte für den neuen Riesen A380 zum Problem werden. Wenn er irgendwo runterkommt, kann nach ihm so schnell keine andere Maschine landen. Klartext: ausgedünnter Verkehr für den Airport, geringere Gebühreneinnahmen, die sich der Flughafenbetreiber dann bei der Verursacherin A380 holen wird - und die verliert ein Stück Wirtschaftlichkeit.

Also sind die DLR-Spezialisten am Zug.Wer kann wann wie ohne Sicherheitseinbußen hintereinander einen Flughafen anfliegen? Hinter dieser simplen Frage stecken massenweise Berechnungen, Messungen und Tests, clever ausgedachte, verworfene, korrigierte - und am Ende soll eine Empfehlung stehen, die jeder noch so widrigen Wirklichkeit standhält.

Dirigenten des Fliegerensembles

Der Luftverkehr wird weiter zunehmen, Jahr für Jahr. Und damit auch der Fluglärm trotz neuer "Flüstertriebwerke". Wenn bei der Landung die Luft Fahrwerk und Landeklappen umströmt, ist es noch immer ziemlich laut - und soll erheblich leiser werden. Daran arbeiten DLR-Spezialisten des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik in ihrem aeroakustischen Windkanal, einer sieben mal sieben Meter großen, viereinhalb Meter hohen Messkammer mit schallschluckenden Keilen an der Wand. Die Stimme wird gedämpft, als spräche man hinter einem Samtvorhang im Theater.

Knopfdruck, Brille ab, es brist auf, Stärke 10 etwa. Die zur Lärmdemonstration in den Strom senkrecht gehaltene Hand bewirkt fast nichts. Liegt sie flach und mit gespreizten Fingern im Wind, steigt der Strömungsgeräuschpegel deutlich an. Ihn bei Flugzeugen zu senken, ist die Aufgabe. Auf dem Prüfstand steht LNA (Low Noise Aircraft). Ein Modell, das der nächsten Jet-Generation die Form geben könnte: die Triebwerke sind auf die Flügel montiert - und gemessen wird, wie viel Schall dadurch zum Boden hin abgeschattet wird.

 

Wie aber erzeugen die Forscher Düsenlärm in einem Kunststoffrohr als Triebwerksmodell? Sie leiten einen Laser hinein, der die Luft darin ultraheiß werden und quasi explodieren lässt. Diesen Knall misst ein Mikrofon direkt neben der Quelle, eine ganze Mikrofon-Batterie misst an der Unterseite des Flugvehikels, was dort noch ankommt.

Auf bewegte Modelle sind die Kollegen von nebenan geeicht, die den Niedriggeschwindigkeitswindkanal Braunschweig (NWB) betreiben, der zur Stiftung Deutsch-Niederländische Windkanäle (DNW) gehört. Sie finden nicht nur heraus, wann und wie Flugzeuge "rollen" oder "trudeln", sondern experimentieren bis zur aerodynamischen Perfektion. Der NWB muss kostendeckend arbeiten und mindestens an 170 Tagen im Jahr in Betrieb sein. So bekommt hier auch schon mal ein Formel-1-Renner sein Windschlüpfrigkeitszertifikat. Die Marke? "Darf ich nicht verraten", sagt Chef Andreas Bergmann.

Ein veritables, großes Flugzeug dient in Braunschweig als Simulator: Attas (Advanced Technology and Testing Aircraft System), eine Maschine mit langem Nasenmast, vollgepackt mit Messgeräten, wo einst 40 Passagiere Linie flogen. Schon 1978 gebaut, soll sie 2008 durch eine umgerüstete A320 ersetzt werden. So lange wird Attas noch spektakuläre Manöver fliegen. Sie kann, entsprechend ausstaffiert, sich testweise wie andere Maschinen benehmen, sogar den Raumgleiter Hermes konnte sie imitieren. Mit dem wollten die Europäer einmal vergeblich ins All.

Eine Glanzleistung bescherte Attas am 3. Juni 2004 dem Team des DLR-Instituts für Flugsystemtechnik von Professor Stefan Levedag. Als wäre sie unbemannt, flog die Zweistrahlige, nur vom Boden aus gesteuert, quer durch Deutschland, von Braun- schweig bis Manching bei München. Zwar war eine Sicherheitscrew an Bord, aber die griff nur beim Start und auf den letzten Metern vor der Landung ein.

Mit einer ganz anderen Neuheit verblüffte Professor Levedags Institut auf der Internationalen Luftfahrtausstellung: dem flüsternden Hubschrauber. Das nervende Knattern von Helikoptern entsteht dadurch, dass das eine Rotorblatt auf die Verwirbelungen des anderen trifft. Die Braunschweiger haben nun hingekriegt, dass sich die Flügel bei jeder Umdrehung kurzzeitig verstellen und so aus dem Wind gehen.

Geholfen haben dabei so genannte Piezofolien. Sie wiederum sind auch die Lieblinge von Hans-Peter Monner und seiner Mannschaft. Sie betreiben - sprödes Wort für eine Wissenschaft mit großer Zukunft - Adaptronik, bekämpfen ungeliebte Schwingungen und lästigen Lärm, die auftauchen, wenn sich Material verformt: wenn ein Triebwerk einen ganzen Flugzeugrumpf vibrieren lässt, ein Autodach im Duett mit dem Motor brummt oder ein hochsensibles Sternenfernrohr sich bei starken Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht verzieht. Der Traum der Adaptroniker: dass sie Gegenstände stabil machen - wie ein randvoller Teller Suppe, der aus der Küche ins Esszimmer balanciert wird.

Sensoren sollen Schwingungen erkennen, Rechner analysieren die Störungen und aktivieren Aktuatoren, die Gegenmaßnahmen ergreifen. Das alles geschieht mit jenen unscheinbar bräunlichen Piezofolien. Sie setzen mechanische Beanspruchung in elektrische Signale um.Wird umgekehrt ein elektrisches Feld an sie gelegt, schaffen sie es, dass sich ein Werkstoff, auf den sie aufgeklebt sind, dehnt oder zusammenzieht. Für einen adaptronischen Zaubertrick haben die Forscher einen Gong präpariert. Er erklingt wohltönend wie im buddhistischen Tempel, wenn man ihn mit einem Schlegel traktiert - und verstummt, wenn ein elektrisches Feld die aufgeklebten Folien zur Gegenschwingung stimuliert.

Monners Team reitet noch andere Steckenpferde in die Zukunft: Nanotubes, Röhrchen aus Kohlenstoff, einige 10.000-mal dünner als ein Menschenhaar und wegen der herkulesstarken Bindungskräfte zwischen den Kohlenstoffatomen unvorstellbar stabil, hitzebeständig und leitfähig. Die Forscher haben sich bereits eine weite Palette von Anwendungen ausgedacht. Es muss ja nicht gleich utopisch sein wie bei einigen Träumern der US-Weltraumbehörde Nasa. Die wollten ein Nanotube-Seil ins All spannen, an dem Fahrstühle entlangschweben.

Da bleiben DLR-Forscher lieber auf der Erde. In Braunschweig.

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Autor:
Peter Mayer