Aeronautics Blog | 02. Juni 2015

ARCTIC15 - Erste Kampagnenphase erfolgreich beendet

SAR-Daten
Quelle: DLR / Martin Keller (CC-BY 3.0)
Eine erste SAR-Aufnahme des Testgeländes in Kangerlussuaq. Die Farben stellen die Intensität in unterschiedlichen Polarisationen dar. Der Flughafen ist deutlich in Schwarz zu erkennen. Von der Mitte des Bildes aus verläuft der Fjord in südwestliche Richtung, wo Ski-Doo-Spuren zu sehen sind, die ins nächste Dorf führen.

Drei Kalibrierungsflüge, zehn Überflüge der verschiedenen Testgebiete, mehr als 100 Radardatensätze und somit 4,8 Terabyte an SAR-Daten: Das sind die Zahlen, die hinter der Arbeit unseres Teams in den letzten zwei Wochen stehen. Dies schloss auch die Änderung der Antennenkonfiguration (von X-C-S-L-Band zu P-Band) mit ein. Schlechtes Wetter hatte das Team zum Glück nur einmal in dieser ersten Phase.

Das DLR-Flugzeug Do-228, ausgestattet mit dem F-SAR System, kam am Freitag, dem 24. April 2015 in Kangerlussuaq an. Schon am darauffolgenden Montag startete das Team, bestehend aus zwei Piloten, einem Flugingenieur und zwei Wissenschaftlern, die das Radar bedienen, den ersten Kalibrierungsflug. In den ersten beiden Wochen ist die Antennenkonfiguration für die X-, C-, S- und L-Frequenzbänder auf dem Flugzeug installiert. Dieses Frequenzspektrum ermöglicht es uns, Radaraufnahmen mit unterschiedlichen Eindringtiefen in Schnee und Eis zu vergleichen. Das Team erhob SAR-Daten über allen Untersuchungsgebieten, die wir mit Radarreflektoren ausgestattet hatten. Außerdem wurde das Gelände im Umkreis des Flughafens von Kangerlussuaq zu Kalibrierungszwecken überflogen und mit sieben Reflektoren ausgestattet. Es scheint, als hätten sich die Anwohner schnell an die eigenartigen Metalldinger in ihrer Stadt gewöhnt.

Quelle: DLR / Ralf Horn (CC-BY 3.0)
Das DLR Do-228 mit dem F-SAR-Radarsystem an Bord, nachdem es am Flughafen Ilulissat (Grönland) wieder aufgetankt wurde. Der X-C-S-L-Antennenaufsatz ist hinten am Flugzeug zu erkennen.

In den ersten Tagen nach den Kalibrierungsflügen hatte unser F-SAR-Team zwar kleinere und größere Probleme zu lösen, mit denen während eines solchen Projektes immer gerechnet werden muss - von fehlenden Adaptern für die Sauerstoffbetankung bis hin zu instabilen Elektronikteilen des Radarsystems. Aber wir konnten alle Fehler beheben, ohne dass außerplanmäßige Verzögerungen entstanden. Ich muss zugeben, dass ich wirklich besorgt war, eines der Testgelände aufgrund der technischen Probleme zu verlieren, allerdings konnten bisher nahezu alle Messungen wie geplant aufgenommen werden. Derzeit können wir sagen, dass die X-C-S-L-Phase erfolgreich war und uns zahlreiche wissenschaftliche Daten eingebracht hat.

Quelle: DLR / Georg Fischer (CC-BY 3.0)
Das F-SAR-Team trifft Vorkehrungen zur Entfernung der X-C-S-L-Antenne von der Seite des Do-228.

Gestern wurde die Änderung zur P-Band-Antennenkonfiguration abgeschlossen. Die P-Band-Wellenlänge ist die Längste, die wir im Rahmen dieses Projekts nutzen werden, und dringt mehrere Dutzende Meter ins Eis ein. Wir sind schon ganz gespannt, welche Eigenschaften wir in den tieferen Schichten des Eises beobachten werden.

Während ich dies schreibe, fliegt das F-SAR-Team für die ersten P-Band-Erfassungen gerade über den K-Transekt. Wir sind zu diesem Zeitpunkt sehr optimistisch bezüglich der bevorstehenden Projektphasen. Und währenddessen kommt hier in Grönland der Frühling bei sonnigen +8 Grad Celsius.

Aeronautics Blog | 01. Juni 2015

Ein Wollknäuel für die Wissenschaft

Tanken in Grönland
Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Tanken in Grönland vor dem Air Greenland Hangar

Für mich als Forschungspilot ist es eher ungewöhnlich, ein Flugzeug wie derzeit die DLR-Falcon einfach nur wie einen Passagierflieger von A nach B zu fliegen. Unsere Flugwege folgen anderen Zielen, die uns die Wissenschaft immer wieder vorgibt. Meist startet man an einem Ort um verschiedene Ziele nacheinander anzufliegen, um dann am Ende des Tages wieder zurück an der "Basis" einer Forschungsflugkampagne, wie hier in Kevlavik/Island, anzugelangen. In der aktuellen Kampagne "ADM" werden Islandtiefs gemessen. Manchmal kann es auch passieren, dass man zwischenlanden muss, meist zum Tanken wie derzeit hin und wieder in Kangerlussuaq auf Grönland, um anschließend den Forschungsflug fortzusetzen.

Schaut man sich dann nach einem bewegten Forschungsflugtag einmal den per GPS aufgezeichneten Weg am Himmel an, sieht man manchmal erstaunliche Muster: Oft ist es nur ein eher wirres Gekrakel, manchmal entdeckt man aber auch fast schon künstlerische Strukturen. Am 16. Mai ergab sich so ein ästhetisches Bild über Grönland.

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
GPS-Track des Fluges vom 16. Mai 2015

Auf dem Bild sieht man einen Ausschnitt des Flugweges der DLR-Falcon, mit der wir hintereinander zweimal für jeweils etwa eine halbe Stunde mit einer konstanten Querneigung von 20 Grad gekreist sind. Dies taten wir, weil der Laser des Lidars in dieser Zeit senkrecht nach unten strahlen sollte. Wir kamen von Norden in das Messgebiet geflogen und begannen südwestlich mit dem Manöver (im Bild unten links). Durch den Wind, der unser Flugzeug etwas abtrieb, entstand schließlich der spiralförmige Flugweg, ganz ähnlich einem Wollknäuel.

Eine besondere Herausforderung ist es, ein solches Manöver mit den Flugsicherungsstellen abzustimmen. Schon unter "normalen" Bedingungen, also in Gebieten mit regulärer Radarabdeckung über den Kontinenten, ist dies nicht ganz einfach. Bedenkt man, dass dieses Wollknäuel über dem Grönländischen Inlandeis entstand, wo der zuständige Fluglotse keine Unterstützung durch ein Radarbild hat und zusätzlich auch noch die Kollegen der NASA DC-8 im gleichen Gebiet unterwegs waren, ist es umso anspruchsvoller sich zu koordinieren. Dies ist nur durch eine aufwändige Abstimmung mit den verschiedenen Flugsicherungsstellen vor dem Flug und einer intensiven Kommunikation mit den Fluglotsen und den DC-8 Piloten während des Fluges möglich. So entsteht in gemeinsamer Arbeit über Grenzen hinweg solch ein erstaunlich geordnetes Muster, das uns in der Forschung ein Stückchen mehr Erkenntnis bringt.

Aeronautics Blog | 29. Mai 2015

Im Jet: Erkundung starker Winde bei Island

Betanken der Falcon vor dem Start
Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Betanken der Falcon vor dem Start, im Hintergrund steht die DC-8 der NASA (3. von vorne).

Manchmal braucht man einfach Glück, vor allem beim Wetter reichen nicht nur die Vorhersagen, sondern oft ist das kleine Quäntchen zusätzlich nötig, damit es wirklich klappt. Eines der Ziele der aktuellen Forschungskampagne auf Island ist es, neben der Erprobung neuer Lidar-Technik die starken Veränderungen der Windgeschwindigkeiten in sogenannten Jetstreams (schnell strömende, stark mäandrierende Luftmassen) zu beobachten.

Wenn man von Island aus startet, liegt die ideale Zielregion für ein solches Vorhaben in der Nähe dieser starken Strömungen über dem Nordatlantik innerhalb der Reichweite des Flugzeugs. Die Bedingungen am Freitag, den 15. Mai 2015, waren für uns wie geschaffen, um diesem Ziel einen entscheidenden Schritt näher zu kommen und mit der DC-8, einem Forschungsflugzeug der NASA, sowie unserer Falcon zur Erkundung starker Jetstreams aufzubrechen. weiterlesen

Aeronautics Blog | 21. Mai 2015

Grönland-Kampagne "ARCTIC15" - unterwegs im ewigen Eis

Forschungskampagne in Grönland
Quelle: Silvan Leinss
Die schöne Seite eines Außeneinsatzes: Minus 22 Grad Celsius können sich bei Windstille an einem sonnigen Tag sehr warm und gemütlich anfühlen. Perfekte Arbeitsbedingungen!

Grönlands Eisschild ist zum Teil mehr als drei Kilometer dick und wichtig für die weltweite Klimaforschung. Im Rahmen der Forschungskampagne ARCTIC15, vom DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme Radarsysteme in Kooperation mit der Danish Defence Acquisition and Logistics Organization (DALO) initiiert und gemeinsam mit der ETH Zürich und mit Unterstützung des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) durchgeführt, werden deshalb hier neue Abbildungsverfahren mit dem Radarsystem F-SAR getestet.

Diese sollen es zukünftig ermöglichen, die dreidimensionale Beschaffenheit von Schnee und Eis bis in eine Tiefe von 50 Metern aus der Luft zu vermessen. Dadurch soll sich auf lange Sicht der Einfluss des Klimawandels auf die interne Schichtung von Schnee, Firn und Eis bestimmen lassen. Interessant ist das beispielsweise, um zu untersuchen, wie viel Wasser des an der Oberfläche tauenden Schnees beim Einsickern wieder gefriert und somit nicht zum Meeresspiegelanstieg beiträgt. weiterlesen

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Aeronautics Blog | 30. April 2015 | von Jörg Brauchle

Luftbilder aus Himalaya-Vermessung des DLR helfen nach der Erdbebenkatastrophe

Einzelnes Luftbild des Durbur Square in Kathmandu vor dem Erdbeben als Senkrechtaufnahme mit 10 Zentimeter Bodenauflösung
Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Einzelnes Luftbild des Durbur Square in Kathmandu vor dem Erdbeben als Senkrechtaufnahme mit 10 Zentimeter Bodenauflösung.

Die aktuellen Nachrichten aus den Erdbebengebieten in Nepal machen uns sehr betroffen. Im Januar 2014 war ich zusammen mit meinen Kollegen vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme im Rahmen einer Fernerkundungs-Expedition im Land unterwegs. Wir machten damals Aufnahmen mit der am Institut entwickelten Messkamera MACS (Modular Airborne Camera System), aus denen dann detaillierte 3D-Modelle von mehreren Regionen erstellt wurden. Als am vergangenen Samstag die Nachricht von der Katastrophe eintraf, überlegten wir, wie wir mit unseren Daten einen Beitrag zur Unterstützung der Hilfsmaßnahmen leisten können. weiterlesen

Aeronautics Blog | 18. März 2015 | von Jörg Brauchle

Ein Jahr danach: Was aus den Luftbildern der Himalaya-Expedition geworden ist

Flug am Mount Everest
Quelle: Klaus Ohlmann
300 Kilometer Fernsicht über den Himalaya. In der Bildmitte der Mount Everest (8.848 Meter). Rechts der Lhotse (8516 Meter). Die DLR-Spezialkamera MACS ist in einem Kamerabehälter unter der Tragfläche einer Stemme S10 VTX montiert.

Im Januar 2014 berichtete ich in diesem Blog über unsere Himalaya-Messkampagne. Mithilfe eines Stemme S10-VTX-Motorseglers beflogen wir ausgewählte Gebiete Nepals. Mit dabei war eine spezielle Messkamera (MACS - Modular Airborne Camera System), die vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme in Berlin für diese Mission entwickelt wurde. Sie nimmt trotz der außergewöhnlichen Umgebungsbedingungen von minus 35 Grad Celsius, geringem Druck und extremen Beleuchtungsverhältnissen Bilder auf von steilen Berghängen, Tälern und Gletschern. Aus diesen photogrammetrischen Aufnahmen wurden detaillierte dreidimensionale Modelle dieser höchsten Gebiete der Welt gerechnet. weiterlesen

Ohains erstes Strahltriebwerk als technologische Pionierleistung

Quelle: Privat
Nach dem Erstflug wird Hans von Ohain von Heinkel-Mitarbeitern gefeiert

Die Erfindung des Strahltriebwerks durch Hans von Ohain war zweifellos die wichtigste Innovation der Luftfahrt. Die Technologie des Flugzeugantriebs mit Kolbenmotoren und Propellern war in den 1930er Jahren an ihre technischen Grenzen gestoßen, und ohne die Revolution der Jets wäre der heutige globale Luftverkehr nicht denkbar. Das gleiche Grundprinzip der Gasturbine wird aber auch in allen Turboprop-Flugzeugen und als Antrieb von Hubschraubern angewandt.

Ohain hat versucht, mit einfachsten Mittel nachzuweisen, dass der Strahlantrieb für Flugzeuge möglich ist. Er wählte deshalb die Bauart mit einem Radialverdichter, während Junkers und BMW später mit Axialverdichtern arbeiteten, die allerdings einen wesentlich höheren Entwicklungsaufwand erforderten. Bei seinem letzten und leistungsfähigsten Triebwerk He S011 im Jahr 1944 kombinierte von Ohain die radiale und axiale Bauart und schuf damit erstmals ein Standard-Konzept, das heute als Antrieb in allen Business-Jets, Turboprop-Flugzeugen und Hubschraubern angewandt wird. Nur die Strahltriebwerke hoher Leistung für größere Jets arbeiten mit reinen Axialtriebwerken. Zu Ohains Konstruktionsprinzipien, die heute noch als technologischer Standard für sämtliche Triebwerke gelten, gehört aber auch die Ringbrennkammer mit einem einzigen Brennraum, während andere Hersteller viele Jahre lang Einzelbrennkammern wählten, die heute längst obsolet sind. weiterlesen

Aeronautics Blog | 16. Mai 2014 | von Falk Dambowsky

Gruppenfoto mit NASA-Chef Charlie Bolden

Quelle: NASA
Gemeinsam mit Charlie Bolden vor der Falcon

Parallel zu den gemeinsamen Flugversuchen von DLR und NASA, hatte die amerikanische Raumfahrtbehörde in Kalifornien am 13. Mai 2014 einen besonderen Termin im Kalender. Dieser Tag war der großen Legende Neil Armstrong gewidmet. Nachdem Armstrong im August 2012 mit 82 Jahre verstorben war, ehrte die NASA ihren "First Man on the Moon" nun mit der Umbenennung eines ihrer Forschungszentren.

Das ehemalige Drydon Flight Research Center in Kalifornien auf der Edwards Air Force Base wurde in Armstrong Flight Research Center umbenannt. Von hier startete der spätere Ausnahmeastronaut Anfang der 50er-Jahre zu Testflügen mit den Raketenflugzeugen Bell X-1 und North American X-15. Eine Veranstaltung mit NASA-Administrator Charlie Bolden würdigte Armstrongs Verdienste und vollzog die offizielle Namensänderung des NASA-Forschungszentrums von Dryden in Armstrong Flight Research Center. weiterlesen

Aeronautics Blog | 15. Mai 2014 | von Falk Dambowsky

Ein Morgen an der Falcon

Der Himmel über Palmdale zeigt sich in einer malerischen Mischung aus weiß und blau. Ein Netz aus Kondensstreifen durchkreuzt ihn. Die Atmosphärenforscher sind gespannt auf ihre Messungen. Wird der Biotreibstoff im Flug weniger Rußpartikel im Abgas und weniger Eiskristalle in den Kondensstreifen zeigen? Um acht Uhr morgens ist die Falcon des DLR schon ausgehallt, wie es im Fliegerdeutsch treffend heißt.

Die Vorbereitungen von Technikern und Wissenschaftlern für den Messflug laufen. "Zur Vorbereitung und Durchführung eines Messfluges ist das Zusammenwirken vieler Kollegen vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre und der DLR-Forschungsflugabteilung nötig", erzählt Missionsleiter Hans Schlager auf dem Weg zur Falcon. Für 11:30 Uhr ist der Start geplant.

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Dieselaggregat und externe Klimaanlage vor der Falcon

Nähert man sich dem Forschungsflieger über das Vorfeld, verstärkt sich mit jedem Schritt das Dröhnen eines Dieselaggregats. Die Messinstrumente der Falcon benötigen Strom. Ein Teil der Geräte muss schon Stunden vor dem Start warmlaufen, um während des Flugs verlässlich zu arbeiten. Daneben befindet sich eine externe Klimaanlage, die die Abwärme der Messgeräte aus der Kabine transportiert und die Temperaturen für die Wissenschaftler beim Kalibrieren ihrer Geräte erträglich macht. weiterlesen

Aeronautics Blog | 08. Mai 2014 | von Falk Dambowsky

First Take-Off

Erreicht man am Morgen den NASA-Hangar in Palmdale, grüßt davor schon Sofia - zurück vom nächtlichen Forschungseinsatz. Auch für die vier Forschungsflieger der ACCESSII-Mission stehen die Zeichen auf Flug. Eine erste Testformation ist geplant. Die Piloten wollen sich aufeinander einspielen, denn drei Messflugzeuge hinter einem Vierstrahler in dessen Kondensstreifen hineinfliegen zu lassen ist schon eine deutliche Herausforderung.

Der Flugplan ist in etwa folgender: Die DC-8, für den Probeflug betankt mit regulärem Kerosin, startet zuerst, gefolgt von der kleinen wendigen kanadischen T-33, die bereits im Aufstieg hinauf auf Reiseflughöhe mit ihren Instrumenten in den Abgasschweif eintaucht. Danach folgen in jeweils vierzigminütigem Abstand die beiden Falcons.

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Die DLR-Falcon vor dem NASA-Hangar in Palmdale/Kalifornien.

Für die Generalprobe am Himmel startet die NASA-Falcon zuerst, danach die Falcon des DLR. In der Luft wird dann zwischen verschiedenen Positionen getauscht und das macht es für die Piloten so anspruchsvoll. Vor allem wechseln sich die Falcons zwischen einer nahen Position knapp hinter der DC-8, dem sogenannten Nahfeld, und einer Position etwa 16 Kilometer entfernt im sogenannten Fernfeld ab. Davor und danach haben sie jeweils alleinige Messzeiten. weiterlesen