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Freitag, 2. Mai 2014

Vulkan - mit Flugdrohne in den Schlund des Krater

Technik und Innovation:

Was früher noch als Spielzeug konzipiert war, findet heute immer mehr Nutzen im Alltag, in der Wissenschaft und auch in der Vulkanforschung.
Als Ing. Dieter Schlüter im April 1970 in Jügesheim bei Frankfurt/M. seinen ersten Modell- Hubschrauber zum Fliegen brachte, dachte er sicher noch nicht an die spätere vielseitige Nutzung seines ferngesteuerten Fluggerät. Ich hatte damals mehrfach die Gelegenheit ihn bei seinen Versuchen und Vorführungen zu beobachten.

Die modifizierte Form finden wir heute teilweise mit autonomer Steuerung bei der Polizei und dem Militär als Beobachtungs- und Erkundungsdrohnen oder demnächst vielleicht auch im Bereich der Logistik. Google und Amazon arbeiten bereits daran.
In Zukunft bekommen sie dann ihr Paket per Drohne direkt in den Vorgarten angeliefert. Heute noch etwas futuristisch, aber technisch sicher bald machbar.
Gerade über Vulkanen, wo nicht unbedingt menschliche Versuchskaninchen den giftigen Dämpfen, der Hitze und einem möglichen Lava- Ausstoß ausgesetzt werden müssen, bietet diese Technik eine interessante Möglichkeit und Alternative.


Der schottische Wissenschaftler Andrew McGonigle von der Universität Sheffield (Fotos) in Großbritannien hat einen handelsüblichen Modell- Hubschrauber mit zwei UV Kameras ausgerüstet. Eine der Kameras nimmt Licht der Wellenlänge 310 Nanometer auf. Die zweite Kamera wurde auf eine andere Wellenlänge eingestellt. Bei 310 Nanometer wird Licht durch die Vulkangase abgemildert und teilweise vom Schwefeldioxid verschluckt. Bei der anderen Kamera kann das Licht ungehindert die Gaswolke durchdringen und kommt fast vollständig ins Objektiv. Aus der Differenz dieser Werte kann der Vulkanologe die Gasmenge abschätzen.
Getestet wurde das Verfahren am Ätna auf Sizilien. Mit einem Mini-Computer und einem Spektrometer an Bord wurden die vulkanischen Ausdünstungen gemessen.

Als angehängte Arbeitsplattform diente ein leichter Plastikhocker (Foto links). Eine einfache und primitive Konstruktion, aber für diesen Versuch ausreichend. Der Hauptschlot des Ätna stößt pro Sekunde 86 Kilogramm CO2 in die Atmosphäre aus. Doch noch mehr wurde festgestellt. Die Gase am Ätna steigen nicht konstant nach oben, er atmet in Intervallen. Alle 90 Sekunden spie der Berg eine unsichtbare Wolke Schwefeldioxid und Kohlendioxid in die Atmosphäre aus. Die beteiligten Forscher vermuten, dass Gasblasen aus dem Erdinneren sich ihren Weg durch den Schlot bahnen, die an der Oberfläche platzen und dann in Intervallen  Gase  freisetzen.
Interessant könnte es kurz vor einer Eruption werden. Wird sich dann das "Atmen" beschleunigen und vielleicht als Indikator für einen bevorstehenden Ausbruch nutzbar sein ? 
Von El Hierro wissen wir, daß sich 2011 kurz vor der Eruption die Kohlendioxid- und Schwefelwerte um das Mehrfache erhöht haben. Die Gasausdünstung konnte direkt auf der Inseloberfläche bzw. vom bemannten Helikopter aus gemessen werden. Nicht ganz ohne Risiko.
 
Bei einem hohen Vulkankegel wie dem Ätna ist dies noch um einiges schwieriger. Ein unbemanntes Flugobjekt das stationär über längere Zeit an einer Stelle verharren könnte, macht die Messung genauer und gefährdet kein Menschenleben.
Auch Temperaturmessungen mit Fernsensoren direkt im Schlund und andere wissenschaftliche Beobachtungen sind so möglich ... und wenn es doch verloren geht, dann sind es nur einige tausend Euro die in den Krater stürzen - und die sind zu ersetzen.
Die Idee ist gut - muss noch verfeinert werden, hat aber Zukunft.


 
Während es die letzten Wochen zur Vulkan-Aktivität unter El Hierro wenig zu berichten gab, wurde westlich von Lanzarote heute ein Beben registriert. Um 2.24 Uhr erfolgte hier ein ML2,7 Erdstoß in 40 km Tiefe (IGN Grafik). Es ist der Bereich in dem ein unterirdischer Magmakanal Richtung afrikanischer Küste vermutet wird. Es war wieder eines der Beben, die schon seit Jahrzehnten unregelmäßig aber immer wieder, in großer Tiefe registriert werden. Auch hier pulsiert die Magma.
Außer seismografischen Messungen gibt es kaum andere Möglichkeiten diese Vorgänge etwas näher zu Erforschen und die Entwicklung genauer zu verstehen. Der Meeresboden liegt hier bei über 3000 m Tiefe. Selbst eine Eruption würde an der Wasseroberfläche nicht bemerkt werden. 

Donnerstag, 13. März 2014

Vulkanbeobachtung mit vollautomatischer Drohne

NEWS:

Vulkane waren und sind unberechenbar. Zwar kann man heute eine Eruption mit Seismografen, GPS Verformungswerten und durch Messung der austretenden Gaskonzentration in etwa zeitlich zu 60 bis 70 Prozent vorhersagen. Den genauen Zeitpunkt, den räumlichen Ort der Eruption und die Menge des zu erwartenden Lava- Auswurf bleibt aber nach wie vor ein Rätsel. Ist ein Vulkan dann ausgebrochen, beschränkt sich die Tätigkeit der Wissenschaft auf Vorort installierte Messgeräte und auf das Beobachten aus sicherer Entfernung. Eine vielleicht neue Methode direkt am Eruptionspunkt und über dem Vulkan Beobachtungen und Messungen durchzuführen wäre eine unbemannte Drohne. Dabei wird zumindest kein Menschenleben gefährdet.

Es ist nicht eine amerikanische sondern eine spanische Firma, die als Erste eine Zulassung für ihre vollautonome Drohne Altea-Eko von der europäischen Luftfahrtbehörde EASA erhalten hat. Zunächst allerdings beschränkt auf den spanischen Luftraum. Die von der Flightech Systems aus Alicante entwickelte Drohne, besteht  aus Kohlefaser- Werkstoffen und wiegt damit lediglich 80 Kilogramm (Foto: Flightech System). Ausgerüstet mit einer hochauflösenden Kamera, Wärme- und Infrarot- sowie CO2-Sensoren, gibt die Drohne die Daten in Echtzeit an die Leitstelle weiter. Mit ihrem Autopiloten ist sogar eine automatische Landung bei Nacht möglich. Der Flug wird mittels GPS vorprogrammiert. Es kann jedoch von der Leitzentrale manuell zu jedem Zeitpunkt eingegriffen werden.
 
Eine Tankfüllung reicht für eine Flugzeit von 5 Stunden. Auch braucht die Drohne für Start und Landung nur eine gut ausgebaute Straße von rund 100 Meter Länge. 
Entwickelt wurde sie eigentlich zur Beobachtung von Waldbränden. Kann jedoch jederzeit je nach Einsatzzweck umgerüstet werden.
 
Wie eine Drohne eine Vulkan Eruption aus der Nähe sieht, wurde am Stratovulkan Yasur auf der südpazifischen Insel Tanna getestet. Es war allerdings ein anderes Drohnen Fabrikat - zeigt aber wie eindrucksvoll dem Fluggerät die Lavabrocken um die Nase fliegen.




Unter El Hierro hatten wir gestern 3 Beben bis ML2,0 aus 10 bis 29 km Tiefe. Die örtliche Lage von der Ostküste, unter das Inselmassiv bis zum Westzipfel. Also keine klare Konzentration.

Mittwoch, 17. April 2013

Vulkan - Drohnen zur Vulkanforschung

NEWS:

In der vergangenen Nacht um 21.03 Uhr ein ML1,9 aus 12 km und um 0.23 Uhr ein ML2,1 Beben aus 27 km Tiefe.
Beide Erdstöße lagen vor der Westspitze (rot/rosa Markierung) im Meer. Es waren in den vergangenen Tagen nur noch wenige und schwache Beben, so daß es den Anschein hat als würde die Aktivitätsphase zumindest in diesem westlichen Bereich langsam abklingen.



Drohneneinsatz zur Vulkanforschung


Was längst beim Militär zum Einsatz kommt, soll in Zukunft auch bei gefährlichen Missionen zur Erforschung aktiver Vulkane eingesetzt werden. Es sind die unbemannten Drohnen die Aschewolken oder Vulkankrater aus nächster Nähe beobachten sollen. Kleinstflugzeuge mit Elektroantrieb, ausgestattet mit einer Live-Kamera und entsprechenden Sensoren um z.B. die Gaszusammensetzung zu messen oder mit einer Wärmebildkamera die unterschiedlichen Hitzezentren aufzuspüren. Auch können Luftproben gezogen werden und Messungen unterschiedlichster Art vorgenommen werden. Noch erinnern diese "Drohnen" mehr an Modellflugzeuge und können noch nicht autonom ihren Forschungsauftrag erfüllen. Auch ist die Zuladung auf 450 Gramm begrenzt.
 
Die NASA hat nun erstmals am Vulkan Turrialba in Costa Rica (Fotos Matthew Fladeland/NASA) mit RQ 14 Dragon Eye Drohnen des US Marine Corps Versuche unternommen. Es wurden direkt aus der aufsteigenden Aschewolke Proben entnommen um ein Computer-Modell über die Gefahr für den Flugverkehr (siehe Island) oder die im Umkreis lebenden Anwohner zu erstellen.
Als nächstes soll eine größere Drohne, die Sierra mit einer Nutzlast von 45 kg und einem Massenspektrometer  getestet werden.