Integration von kommerziellen Raumflügen in das Luftverkehrsmanagement

Abstract

Mit der Kommerzialisierung der Raumfahrt durch Unternehmen wie SpaceX, Virgin Galactic und Blue Origin steigt die Anzahl der Weltraumaktivitäten und Raumfahrzeuge passieren zunehmend den Luftraum, in dem der Luftverkehr operiert. Für diesen ergibt sich dadurch ein potenzielles Risiko, da Weltraumaktivitäten unter einem wesentlich geringerem Sicherheitsstandard durchgeführt werden als Luftfahrtaktivitäten. Insbesondere Fehlfunktionen, die in einem sukzessiven Zerfall oder einer Explosion des Raumfahrzeugs resultieren, produzieren Trümmer, die katastrophale Auswirkungen haben können, wenn es zu einer Kollision mit Luftfahrzeugen kommt. Um den Luftverkehr vor dieser Gefahr zu schützen, werden heutzutage bei Weltraumaktivitäten große Luftraumvolumina über lange Zeitfenster geschlossen. Dieser Ansatz wird in Zukunft nicht bestehen können, denn er hat erhebliche Folgen für die Effizienz des nationalen Luftraumsystems. Daher wird an Ansätzen geforscht, die es ermöglichen, den vorab blockierten Luftraum zu reduzieren, es der Flugsicherung ermöglichen, effektiv auf nicht nominale Ereignisse zu reagieren und nicht weiter gefährdeten Luftraum schnellstmöglich wieder freizugeben. Um effektiv auf Eventualitäten zu reagieren ist es von zentraler Bedeutung, dass Raumfahrzeugbetreiber und Flugsicherungen eng zusammenarbeiten und Betriebsdaten austauschen. Im Data Exchange Project kooperiert das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit der Federal Aviation Administration, um solch einen Datenaustausch vor, während und nach einem Weltraumstart/Widereintritt zu demonstrieren. Die vorliegende Arbeit nutzt die ausgetauschten Daten und macht sie dem Fluglotsen möglichst visuell an seinem Arbeitsplatz zugänglich, sodass er entsprechende Maßnahmen einleiten kann. Anhand von vier neuen Elementen, die in den Radarbildschirm des Fluglotsen integriert wurden, wird dem Fluglotsen vermittelt welcher Luftraum wann und wie lange von dem Ereignis betroffen ist und welche Luftfahrzeuge gefährdet sind. Das entwickelte Konzept wurde im Validierungszentrum Luftverkehr des DLR implementiert. Experten haben in Simulationen an dem Radarbildschirm gearbeitet und es anschließend evaluiert. Die Ergebnisse der Evaluation werden in der Arbeit präsentiert und sowohl positive Aspekte als auch Verbesserungspotenziale werden herausgearbeitet. Insgesamt hat sich in den Simulationen gezeigt, dass die Experten durch die hinzugefügten Elemente bei ihrer Aufgabe, den Luftverkehr vor Trümmern zu schützen, unterstützt werden und die Situation handhabbar ist.