Technik/Glaziologie Autonome Solardrohne der ETH erkundet Gletscher in Grönland

Zürich

Forschende der ETH haben eine solarbetriebene autonome Drohne für die Feldforschung entwickelt. In Grönland hat das Fluggerät erste Härtetests bestanden und könnte künftig bei der Überwachung von Gletschern in den Polarregionen helfen.

Drohnen sind nützliche Helfer, um die vereisten Weiten der Polarregionen zu erfassen und wichtige Daten über die Entwicklung der Gletscher zu sammeln. Ein Forscherteam um Guillaume Jouvet und Thomas Stastny von der ETH Zürich hat eine solarbetriebene Drohne für die Feldforschung entwickelt und während des Sommers in Grönland im Einsatz getestet. Davon berichten die beiden Forscher im "Zukunftsblog" der ETH.

Drohnen werden in der Gletscherforschung zwar bereits eingesetzt, sie mit Solarenergie zu betreiben könnte ihre Flugdauer jedoch deutlich verlängern. Der arktische Sommer mit seinem konstanten Tageslicht eigne sich bestens für Solardrohnen, schreiben die Forscher. Allerdings war nicht klar, ob das Fluggerät mit dem Namen "AtlantikSolar" die potenziell rauen Bedingungen während eines langen Flugs überstehen würde.

Zerwühlte Landebahn und dichter Nebel

Am gewählten Versuchsort für das Projekt "Sun2ice", dem 600-Seelen-Ort Qaanaaq in Nordwest-Grönland, musste das Team im vergangenen Juni denn auch zunächst mehrere Hindernisse überwinden. Eine durch Winterwinde zerwühlte Landebahn, und dichter Nebel verzögerten den Start.

Der Test, ob die Drohne einen 24-stündigen Nonstop-Flug schafft, startete dann just am 20. Juni, einen Tag vor der Sonnenwende und dem Nationalfeiertag Grönlands. "'AtlantikSolar' fliegt während den Feierlichkeiten und vor den Augen der Einwohner Qaanaaqs, die ohnehin bereits fasziniert von unserem seltsamen Flugobjekt sind", schreiben Jouvet und Stastny. Gespannt und mit heissem Kaffee bewaffnet verfolgte das Sun2ice-Team den Flug der autonomen Drohne.

Für die angepeilten 24 Stunden reichte es dann doch nicht: Nach 13 Stunden mussten die Forschenden den Flug abbrechen. Während sechs Stunden hatten Wolken und Wind den Flug bereits erschwert, und dichter Nebel schliesslich den Abbruch erzwungen.

Trotz der schwierigen Flugbedingungen, die den Energieverbrauch erhöhten, lag die Batteriekapazität bei der Landung immer noch bei über 60 Prozent. "Das deutet darauf hin, dass selbst unter anhaltend schlechten Bedingungen rund 20 Flugstunden möglich sind - und unter besseren Bedingungen sicherlich mehr als 24!", so der Blogartikel.

Praxistest am Gletscher

Bereits wenige Tage später folgte der nächste Praxis- und zugleich Härtetest: Ein Flug zum Bowdoin-Gletscher, um dessen Vorderseite fotogrammetrisch zu scannen. Plötzlich kamen starke Winde auf, die AtlantikSolar zum Absturz hätten bringen können - mit vertikalen Böen von bis zu sechs Metern pro Sekunde und Rückenwind von 15 Metern pro Sekunde.

Nach fünf Stunden und 230 Kilometern Flug kehrte die Drohne jedoch unbeschadet und mit fast vollen Batterien wieder nach Qaanaaq zurück. Ein technischer Triumph mit spannenden Daten im Gepäck: Die Kamera der Drohne hatte eine breite Spalte an der Vorderseite des Gletschers gesichtet. Einige der Glaziologen des Teams machten sich einige Tage später auf den Weg, die Spalte weiter zu beobachten.

Dank "AtlantikSolar" und weiterer Messungen konnte das Team so einen einzigartigen Datensatz über das gesamte Bruchereignis zusammentragen, mit dem sie das sogenannte "Kalben" von Gletschern künftig besser modellieren können. Dieser komplexe Prozess spiele beispielsweise eine wichtige Rolle beim Anstieg des Meeresspiegels, sei aber nach wie vor nicht vollständig verstanden, betonen Jouvet und Stastny.