Raumfahrt-Robotik in Deutschland

Der Satz in der Ausschreibung ergibt für mich keinen Sinn.

Ziel ist die Entwicklung einer Lösung zur Steuerung und stabilen Datenübertragung kleiner Drohnen über Satelliten zu jeder Zeit – möglichst ohne Flugzeit, Energiehaushalt und Nutzlast zu beeinträchtigen.

Wenn ich etwas zusätzliches einbaue (eine neue Funktion in neuer Hardware), wird es Masse haben und Energie verbrauchen.
Außer man schafft es rein mit Software mit bestehender Hardware … das wäre spannend. Aber ein Kommunikationsnetz über Satelliten sollte zusätzliche Hardware in der Drohne bedeuten …

Der Satz in der Ausschreibung ergibt für mich keinen Sinn.

Ziel ist die Entwicklung einer Lösung zur Steuerung und stabilen Datenübertragung kleiner Drohnen über Satelliten zu jeder Zeit – möglichst ohne Flugzeit, Energiehaushalt und Nutzlast zu beeinträchtigen.

Wenn ich etwas zusätzliches einbaue (eine neue Funktion in neuer Hardware), wird es Masse haben und Energie verbrauchen.
Außer man schafft es rein mit Software mit bestehender Hardware … das wäre spannend. Aber ein Kommunikationsnetz über Satelliten sollte zusätzliche Hardware in der Drohne bedeuten …

Das ergibt schon Sinn: Wenn man nur die Frequenzen zur Kommunikation mit der Drohne ändert/ergänzt um z.B. mit im niedrigen Orbit fliegenden Sateliten zu kommunizieren bedeutet das nicht dass zusätzliche Hardware benötigt wird und damit würde das Gewicht der Drohne nicht höher.
Den zusätzlichen Energieverbrauch für die Kommunikation mit Sateliten durch höhere Sendeleistung schätze ich als vernachlässigbar zum Gesamtenergieverbrauch ein, die Motoren brauchen sicher 98 bis 99 % der Verfügbaren Energie beim Fliegen. Zumindestens bei den großen Drohnen, für kleine (bis 249 Gramm, Klasse C0, bis 900 Gramm Klasse C1) sehe ich kein Anwendungsszenario für Satelitensteuerung, nur im kommerziellen Bereich. Da haben die Drohnen ein höheres Gewicht (Klasse C2 und höher).
lg Werner

Um es klarer zu bekommen:

Wie wird normalerweise, mit verfügbaren Drohnen, mit etablierter Hardware, eine Verbindung hergestellt? Welche Frequenzen? Welche Funktechnologie? Sind wir da im GHz-Bereich? An diese müssten die Satelliten „andocken“.

Welche Satelliten im LEO können hier als passende Relays arbeiten und die Drohnen ansprechen? Über das S-Band vielleicht doch vorstellbar …

Ich habe da für mich erstmal viele Fragezeichen. Aber vielleicht können wir die ja ausräumen.

Die derzeit frei käuflichen Drohnen der Klassen C0 bis C4 (Für diese habe ich den Europäischen Drohnenpilotenschein A1-A3 und A2) verwenden die WLan Frequenzen 2,4 und 5,8 GHz.
Diese Frequenzen eignen sich sicher nicht für die Fernsteuerung der Drohnen via Satellit, alleine die beschränkte Sendeleistung (bei 5.8Ghz nur bis 25 mW über alles, d.h. mit Antenne) spricht dagegen. Wie es mit anderen Frequenzen ausschaut weiss ich nicht, vielleicht hat da einer unserer Spezialisten was dazu zu sagen.
lg Werner

Bei dieser geringen Sendeleistung ist die typische Reichweite etwa 600 m - passend zu der Vorschrift, dass Drohnen nur in Sichtweite des Piloten betrieben werden dürfen.
Die hier angestrebte Reichweitenerhöhung über Satelliten-Link dürfte auf militärische Anwendungen zielen, für die diese Einschränkungen zB der Sendeleistung wohl nicht gelten.

Auf der Ausschreibungs-Plattform heißt es zur Zielsetzung:
"Gesucht werden robuste, sichere und skalierbare Technologien, die eine leistungsfähige Satellitenanbindung bei möglichst geringem Gewicht, niedrigem Energieverbrauch und geringen Kosten ermöglichen."

Die Anschaffungskosten der Drohnen sollen überwiegend unter 10.000,- € liegen. (Kommerzielle Drohnen liegen heute eher in der Preisklasse eines Mittelklassewagens).
Mit dem Wettbewerb will das DLR die internationale Newspace-Firmen fördern, die Ausschreibung soll aber in deutscher Sprache erfolgen.
Die Förderung einer Entwicklung soll bis 500.000,- € betragen.

https://www.spaceinnovationhub.de/wettbewerbe/space-innovation-cup/

Die satellitengestützte Kommunikation Direct-to-Device stelle ich mir nicht so einfach vor oder erfordert weitgehend stationäre Relais-Drohnen zwischen Satellit und Klein-Drohne.

Die Uni Würzburg schlägt einen Mars-Rover vor, der der von einer Wüsteneidechse inspiriert ist.

https://pro-physik.de/nachrichten/schwimmen-um-nicht-stecken-zu-bleiben

Was genau ist der Vorteil? Bleibt nicht so leicht stecken? Wenn dieser Robot sich an einem Stein festrennt, hilft das auch nicht, oder? Aber sieht lustig aus.

Es geht wohl darum, dass die Räder keine gerade Furche in den Sand ziehen, in der sich die hinteren festfahren können. Sondern auf dreifach so breiter Fläche mehr Halt finden.
Zudem stößt sich jedes Rad an einer schrägen hinteren Furchen-Kante ab statt hinter sich nur die eigene Furche und damit keinen Halt zu finden, so gibt es auch mehr Traktion.

Das Vorbild heißt auf deutsch übrigens Apothekerskink  - Sandfische sind wirklich Fische - und ist auch keine Eidechse, sondern "nur" eine Echse.
https://de.wikipedia.org/wiki/Apothekerskink

Ja, eine Echse, noch genauer ein 'Skink'

Die Inspiration trifft es allerdings nicht wirklich, denn diese Echse bewegt sich fast ausschließlich unter der Oberfläche durch den Sand, also schwimmt tatsächlich im Sand und nicht darauf. (Kommt im Wesentlichen nur zur Paarung, Defäkation und zum Fressen nach oben!)
Ein Vergleich mit Wüsten-Klapperschlangen wäre da möglicherweise angebrachter, obwohl die sich dabei eher seitwärts bewegen.
( )

Bei dieser geringen Sendeleistung ist die typische Reichweite etwa 600 m - passend zu der Vorschrift, dass Drohnen nur in Sichtweite des Piloten betrieben werden dürfen.
Die hier angestrebte Reichweitenerhöhung über Satelliten-Link dürfte auf militärische Anwendungen zielen, für die diese Einschränkungen zB der Sendeleistung wohl nicht gelten.

ja, sicherlich sind hier militärische/sicherheitsgetriebene Anwendungen möglich. Aber auch Katastrophenhilfe, wenn die terrestrische Infrastruktur großflächig zerstört/geschädigt ist, kann hier ein Anwendungsfall sein, wo man mit Drohnen unzugängliche, entfernte oder große Gebiete absuchen und beliefern möchte.

In der Ausschreibung werden diese Szenarien genannt/betont:

Mission mit realem Kundenszenario (Offshore, Waldbrand, Pipeline etc.

In zivilen Szenarios sind die Anforderungen/Rechte in der Frequenznutzung dann aber enger/eingeschränkter als im militärischen Szenario.

Fragt sich dann, ob das mit LEO-Sats und ggf Relais-Drohnen für die Kommunikation der richtige Ansatz ist: die Ukraine hat ja sehr viel Erfolg mit Drohnen, die nicht per Funkverbindung, sondern über sich abrollende Glasfaser (bis 20 km !) gesteuert werden und Bilder zurückschicken ..

Guter Punkt ... würde bei den Ausschreibungskriterien als Ansatz/Architektur aber durchfallen. Es soll halt "mit Raumfahrt" sein ...

Fragt sich dann, ob das mit LEO-Sats und ggf Relais-Drohnen für die Kommunikation der richtige Ansatz ist: die Ukraine hat ja sehr viel Erfolg mit Drohnen, die nicht per Funkverbindung, sondern über sich abrollende Glasfaser (bis 20 km !) gesteuert werden und Bilder zurückschicken ..

Diese Drohnen sind aber "One Way", mit Explosiver Last, Kreigsmaterial und sollten in diesem Forum nicht betrachtet werden.

Was meines Erachtens hier zur Dikussion stehen sollte sind Fragen ziviler Natur, wie man z.B. eine Drohne jenseits des derzeit mit direkter Funkverbindung möglichen unter Verwendung von Satelliten fernsteuert und auch wieder sicher zum Startplatz zurück bringt.

lg Werner

Diese Drohnen sind aber "One Way", mit Explosiver Last, Kreigsmaterial und sollten in diesem Forum nicht betrachtet werden.

Wieso? Das ist hier nicht ausgeschlossen.
Kabelgebundene Drohnen sind durchaus eine Lösung, auch für die zivilen Anwendungsfälle. Sie haben ihre Leistungsfähigkeit gezeigt. Insbesondere brauchen sie praktisch keine weitere Infrastruktur (LEO-Satelliten, Funknetze ...)

Sie passen hier, als Alternative, höchstens nicht rein, weil sie technologisch nichts mit Raumfahrt zu tun haben.

Ich denke nicht, dass die abgerollte Glasfaser als erlaubt durchgehen würde. Eigentlich bin ich mir sogar sicher, dass das nicht erlaubt ist. Insofern sind GF-Drohnen im zivilen Kontext keine Alternative. Hochfliegende Zeppeline oder eben Satelliten sind da vermutlich die 2 technischen Möglichkeiten.

Zitat

Diese Drohnen sind aber "One Way", mit Explosiver Last, Kreigsmaterial und sollten in diesem Forum nicht betrachtet werden.

Wieso? Das ist hier nicht ausgeschlossen.
Kabelgebundene Drohnen sind durchaus eine Lösung, auch für die zivilen Anwendungsfälle. Sie haben ihre Leistungsfähigkeit gezeigt. Insbesondere brauchen sie praktisch keine weitere Infrastruktur (LEO-Satelliten, Funknetze ...)

Sie passen hier, als Alternative, höchstens nicht rein, weil sie technologisch nichts mit Raumfahrt zu tun haben.

Da ich Kriegsmaterial und Kriegerische Aktivitäten per Se ablehne beibe ich dabei dass die oben genannten Drohnen hier in diesem Forum aussen vor gelassen werden sollten.

Werner

Da ich Kriegsmaterial und Kriegerische Aktivitäten per Se ablehne ..

o.k. akzeptiert - Du musst entsprechende Posts anderer Foristen ja nicht zur Kenntnis nehmen.
(virtue signalling ?)

.. b(l)eibe ich dabei, dass die oben genannten Drohnen hier in diesem Forum aussen vor gelassen werden sollten.

Da können Deine Mitforisten durchaus anderer Meinung sein; siehe zB die Beteiligung an Threads zu militärischen Aspekten der Raumfahrt hier,  wie:
"Militärische Raketen- und Raumfahrtneuigkeiten",
"Starshield - Satellitennetz der US Space Force";
"Militärische Satellitenstarts von Südkorea" etc

Um mal wieder aus Thema zu kommen - eine ähnliche Kommunikation wird aktuell mit einem Interlink zwischen Galileosatelliten entwickelt, so dass eine Kommunikation zwischen zwei "mobilen" Satelliten möglich ist. Die Empfangsantenne des Satelliten müßte also entsprechend leistungsfähig ausgelegt sein.
Bei den GalileoSats wird das durch ständiges Neupositionieren der Antenne realisiert.

https://www.esa.int/Applications/Satellite_navigation/Conversations_in_the_sky_Galileo_s_intersatellite_links_tested

Also zum Thema:
Ich sehe das größte Problem in der notwendigen Sendeleistung des UAV und der Relaisstation für eine stabile Funkverbindung.
Warum? Aus meiner Praxis (ich fliege beim Österr. Roten Kreuz eine DJI M300 und M30 bei Sucheinsätzen) ist eine stabile Funkverbindung das A unO. Als Pilot (ob mit Bildschirm oder FPV) braucht man jederzeit eine ruckelfreie Übertragung des Bildsignals und der Telemetrie des UAV um sofort reagieren zu können wenn z.B. Personen im Sicherheitsbereich unter dem UAV auftauchen. Die DJI M30 und M300 dürfen z.B. nicht über Menschenansammlungen geflogen werden, ein seitlicher Mindestabstand von 150 m zu diesen ist immer einzuhalten (bei 120 m Flughöhe).
Wenn nun wegen zu schwachem Signal die Bildübertragung oder Telemetrie kurzzeitig ausfällt kann der Pilot nicht mehr garantieren dass Er diese Bestimmung einhalten kann und muß sofort Rückkehren und eventuell Landen.

Bei Fernsteuerung über Relaisstationen in der Luft (Satelliten, Zeppelins oder andere UAV's) sehe ich darin das größte Problem, zumindestens im zivilen Bereich. Die derzeitige Beschränkung der Sendeleistung ist da wohl das größte Problem.
Ich habe leider zu wenig Wissen um die für solche Anwendungen verfügbaren Frequenzbänder, vielleicht kann da einer der Foristen sein Wissen mit uns teilen.
Werner

Da können Deine Mitforisten durchaus anderer Meinung sein

Könnten. Ich aber auch nicht, ich bin da bei Blondi/Werner

Die reine Zahl an Antworten im militärischen Threads heißt ja nicht, dass die Schreiber nicht pazifistisch eingestellt sind und/oder eigentlich das Thema nicht gut finden und/oder dass dies eine Mehrheit interessiert. Ich habe auch schon zu militärischen Fragen gepostet, obwohl es mich nur sehr, sehr am Rande interessiert und ich es nur insofern als Raumfahrt sehe, als sich da immer wieder Querverbindungen auftun.

Und dies ist nunmal "Raumfahrt-Robotik in Deutschland"; militärische Glasfaser-Drohnen haben damit nichts zu tun.

Nebenbei: "(virtue signalling ?)" war hoffentlich ein Ausrutscher; auch in Fremdsprache und Fachbegriffen versteckte ad-hominem-Äußerungen finde ich ziemlich daneben.