Nutzung von UAV bei radiologischen Gefahrenlagen

Dieser Beitrag setzt sich mit den Anforderungen von Personal und der Nutzung von Hilfsmitteln in radiologischen Einsatzszenarien auseinander und stellt das EU-Projekt ANCHORS (UAV – Assisted Ad Hoc Networks for Crisis Management and Hostile Environment Sensing) aus Sicht eines Endanwenders vor.

Bei Großschadenslagen hat sich in der Vergangenheit immer wieder gezeigt, dass Krisenmanagement, Krisenkommunikation und Umgebungserkundung unter anderem durch die beschädigte Infrastruktur erschwert werden. Insbesondere bei Unfällen oder Terrorakten mit Freisetzung von Radioaktivität oder bei großflächigen Großschadenslagen mit zerstörter Infrastruktur werden die Einsatzkräfte vor große Herausforderungen gestellt.

Das erste Ziel bei solchen Schadenslagen ist eine schnelle und sichere Feststellung der Gefährdungslage, um zu angemessenen Reaktionen zu kommen. Im weiteren Verlauf eines Ereignisses müssen alle Einsatzinformationen an das Einsatzmanagement und die Einsatzkräfte verteilt werden, um sinnvoll agieren zu können.

Der Schutz des Einsatzpersonals hat hierbei einen hohen Stellenwert, weswegen nach Möglichkeit unbemannte Flugsysteme zum Einsatz kommen sollen. Probleme ergeben sich hier durch die geringe Reichweite fliegender Systeme, die Komplexität der Steuerung mehrerer gleichzeitig operierender Systeme, der Ausleuchtung großer Einsatzgebiete bezüglich Steuer- und Informationsfunk und der Beeinflussung der Messtechnik durch auf den Detektoren abgelagerte Radioaktivität.

ANCHORS

Um eine Lösung für diese Probleme zu erarbeiten, wurde das Projekt „UAV – Assisted Ad Hoc Networks for Crisis Management and Hostile Environment Sensing (ANCHORS)“ angestoßen. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt im Rahmen des Programms „Forschung für die zivile Sicherheit“. Träger des Projektes ist die VDI Technologiezentrum GmbH. Koordiniert wird es vom Institut für Feuerwehr- und Rettungstechnologie der Stadt Dortmund. In der Definition eines Szenarios und als Endanwender beteiligt sich die Kerntechnische Hilfsdienstgesellschaft KHG an dem Projekt.

Projektskizze. (Grafik: TU Dortmund)

Projektskizze. (Grafik: TU Dortmund)

Das Ziel von ANCHORS ist ein autonom agierendes Netzwerk aus unterschiedlichen unbemannten Systemen, das in Katastro­phenfällen ein Lagebild erstellen und als unabhängige Kommunikationsinfrastruktur für die Rettungskräfte dienen kann. Der Einsatz von unbemannten Systemen bzw. Robotern ist von zentraler Bedeutung, da diese immer dann eingesetzt werden sollen, wenn der gefahrlose Einsatz von menschlichem Personal nicht gewährleistet werden kann. Es soll ein effizienter Informationsfluss durch eine neue ad-hoc Vernetzung aller beteiligten Einsatzkräfte und technischen Systeme erreicht werden. Der Informationsfluss soll die Handlungsfähigkeit des Krisenmanagements sowie die Sicherheit der Krisenreak­tionskräfte unterstützen. Dabei überprüfen Juristen die recht­lichen Rahmenbedingungen für den Einsatz von unbemannten Flugsystemen in der nichtpolizeilichen Gefahrenabwehr.

Szenario und Technik

Konkret sieht das Projekt folgendes Szenario vor:

Bei einem Zwischenfall, beispielsweise in einem Kernkraftwerk, rückt eine mobile Einsatzzentrale so weit wie möglich in das betroffene Gebiet vor, ohne die Einsatzkräfte einer unnötigen Gefährdung auszusetzen. Von der Einsatzzentrale aus wird ein fahrender Roboter als mobile Basisplattform für bis zu 4 UAVs ausgesetzt, der weiter in das Gefahrengebiet vordringt. Sobald dieser in ausreichender Nähe zum Gefahrenherd angekommen ist, starten von dieser Plattform aus die verschiedenen UAVs zu Erkundungsflügen. Die UAVs sind mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet, die über ein gemeinsam genutztes Funknetz in Echtzeit Sensordaten an die Einsatzzentrale senden. Die Basisplattform dient dabei als Relaisstation.

Landa- und Ladeplattform. (Bild: Feuerwehr Dortmund)

Landa- und Ladeplattform. (Bild: Feuerwehr Dortmund)

Sowohl die bodengestützte Basisplattform als auch die UAV agieren dabei autonom und kommunizieren als Schwarm untereinander. Jedes UAV kann sowohl über seine Sensoren Daten sammeln als auch als Funkrelais Daten anderer UAVs weiterreichen. Besonders wenn ein UAV im Schwarm an einem schwer zugänglichen Ort Daten sammelt und eine direkte Datenübermittlung an die Basisstation unmöglich ist, kann ein anderes UAV in Sichtweite als Relaisstation die Daten weiterleiten. Diese Relaisfunktion ist ebenfalls von Bedeutung, wenn terrestrische Funknetze durch Strahlung, Stromausfälle oder anderer Schäden nicht mehr zur Verfügung stehen. Die UAVs sind robust und mobil. Sie können daher ein zuverlässiges Kommunikationsnetz zur Verfügung stellen, über das die Einsatzkräfte untereinander kommunizieren können. Ein limitierender Faktor für den Einsatz von UAVs ist die Laufzeit der Batterien. Die Einsatzzeit kann aber durch autonomes Aufladen der Akkus am Trägersystem vervielfacht werden. Besonders das Agieren als Schwarm mehrerer Systeme, der autonom ohne menschliches Eingreifen ein Lagebild erstellen kann, stellt eine besondere Herausforderung für das Projekt dar.

Das System muss in der Lage sein, Strahlung aus der Luft zu detektieren und es muss ausreichend robust sein, um auch in Gebieten mit einer hohen Strahlungsbelastung zuverlässig zu funktionieren.

Übung

Der erfolgreiche Abschluss des Projektes wurde im Rahmen einer Großübung der Feuerwehr Dortmund auf dem Gelände der ehemaligen Thyssen Krupp Hütte demonstriert. Hier war ein Gefahrstoffunfall, bei dem es auch zu dem Verlust einer starken radioaktiven Quelle kam, als Unfallszenario unterstellt. Das System konnte schnell optische und radiologische Lagebilder liefern und eine Kommunikationsbasis für Einsatzleitung und Einsatzkräfte bilden.

Fazit

Zusammenfassend kann man feststellen, dass der Einsatz unbemannter Erkundungsgeräte einen großen Schritt für den Schutz und die Sicherheit des Einsatzpersonals bedeutet. Darüber hinaus können auf diese Weise wertvolle Lagedarstellungen generiert werden, die nur mit dem Einsatz von Bodenfahrzeugen so nicht möglich wären. Verbessert werden muss die Robustheit, die Einfachheit in der Steuerung und letztlich natürlich auch die Verfügbarkeit solcher Systeme, um sie zu Routineeinsatzgeräten werden zu lassen.

Aufmacherbild: Übung in Dortmund. (Bild: Feuerwehr Dortmund)

Stefan Prüßmann

PassbildAnschrift des Verfassers:
Stefan Prüßmann
Deutsch-Schweizerischer Fachverband für Strahlenschutz e. V.
Sekretär des Arbeitskreises Notfallschutz
Postfach 1205
85740 Garching
Tel.: 07247/81-135

geb. am 24. November 1960 in Hamburg
Studium an der Berufsakademie Karlsruhe
Tätigkeit bei Wiederaufarbeitungsanlage Karlsruhe als
– Schichtingenieur Strahlenschutz
– Schichtleiter (KTA)
– Leiter des Bereichs Strahlenschutz
– Fachbereichsleitung Restbetrieb

Seit 2005: Leiter des Bereichs Strahlenschutz und Dekontamination bei der Kerntechnischen Hilfsdienst GmbH
Tätigkeit als Sekretär des Arbeitskreises Notfallschutz innerhalb des Fachverbands für Strahlenschutz e. V.
Mitglied des Ausschusses Notfallschutz der Strahlenschutzkommission des BMUB