DLR HAP im Kontext zukünftiger Visionen für einen operationellen Betrieb und das Verkehrsmanagement in der Stratosphäre

Abstract

Stratosphärenkompatible Höhenflugzeuge, auch als HAPs (Uncrewed High-Altitude Platforms) bekannt, stoßen aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums auf zunehmendes Interesse bei Forschung und Industrie. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat ein Querschnittsprojekt namens Hochfliegende unbemannte Plattform (HAP) ins Leben gerufen. Ziel des Projekts ist es, ein umfassendes System-Know-how für Höhenflugzeuge aufzubauen. Neben der Erforschung der Grundlagen und dem Aufbau von Fachwissen arbeitet das DLR in Absprache mit den Regulierungsbehörden daran, die Entwicklung rechtlicher Rahmenbedingungen für den Betrieb solcher Plattformen im kontrollierten Luftraum voranzutreiben.

Der anvisierte Dauerbetrieb einer Höhenplattform weicht deutlich vom üblichen Kampagnenbetrieb von Fluggeräten ab. Das betrifft sowohl den temporären Aufbau der Kontrollstation am Einsatzort, als auch die örtliche Bindung des Personals. Anders als im Erprobungsbetrieb ist es auch schwierig die Konstruktionsteams dauerhaft für den Betrieb einzusetzen. Das Raumfahrtkontrollzentrum GSOC des DLR hat langjährige Erfahrung mit dem Betrieb von Satelliten und deren Nutzlasten sowie den notwendigen Bodeneinrichtungen und Antennen über Projektzeiträume von mehreren Monaten bis hin zu Jahrzehnten. Durch diese Ähnlichkeiten ist es sehr attraktiv das Fluggerät dauerhaft mit den im DLR vorhandenen Raumflugbetriebsressourcen zu betreiben. Die Innovation der Einbettung des HAP-Betriebs in den Missionsbetrieb des Kontrollzentrums wird hier vorgestellt.

HALE (High Altitude, Long Endurance) UAV wie das hier vorgestellte HAP und andere neue und innovative Luftfahrzeuge durchqueren den von den Flugsicherungsorganisationen kontrollierten Luftraum unter Verwendung traditioneller Flugverkehrsmanagementverfahren beim Aufstieg in die Stratosphäre sowie beim Abstieg und bei der Landung.

Die prognostizierte Zunahme des Betriebs, unterschiedliche Luftfahrzeuge und unkonventionelle Betriebsanforderungen stellen die aktuelle Luftrauminfrastruktur vor neue Herausforderungen und erfordern kreative Lösungen. Die FAA und die NASA nutzen andere verwandte Ansätze wie UAS Traffic Management (UTM), um gemeinsam mit Interessenvertretern der Branche ein ETM-Konzept (Upper Class E Traffic Management) zu entwickeln. Das SESAR ECHO-Projekt entwickelt ein Betriebskonzept für den europäischen Betrieb im höheren Luftraum. Dieses Papier gibt einen Überblick über das DLR-HAP-Projekt im operationellen Kontext, sowie der neuen FAA, NASA Vision des Upper E-Traffic Managements und des in Entwicklung befindlichen ECHO ConOps, um den Weg für ein kooperatives Verkehrsmanagement in der Stratosphäre zu ebnen.