Warum lasergesteuerte Drohnen ihre Vor- und Nachteile haben

Seit Jahrzehnten nutzen Menschen Funkwellen, um Drohnen fernzusteuern. Doch in diesem Sommer gab das britische Verteidigungsunternehmen QinetiQ bekannt, dass es erfolgreich Drohnen mit Lasern gesteuert habe. Kommunikations- und Steuerungsmethoden zwischen fliegenden Robotern und menschlichen Bedienern bieten eine neue Möglichkeit, UAVs in Situationen zu steuern, in denen herkömmliche Funksteuerungen anfällig für Störungen oder Abhören sind. Dies ist eine vielversprechende Technologie, die bestehende bekannte Einschränkungen der Funksteuerung gegen eine ganze Reihe neuer laserfokussierter Herausforderungen eintauschen könnte.

Der Testflug fand Anfang dieses Jahres auf dem Trainingsgelände der Salisbury Plains in der Nähe von Stonehenge in Südengland statt. Die Drohne wird zumindest teilweise von einem System namens Free Space Optical Communications (FSOC) gesteuert, bei dem Informationen in UHF- und VHF-Signale umgewandelt, über den offenen Himmel übertragen und von dedizierten Empfängern empfangen werden.

"FSOCs bieten eine sehr hohe UHF-, VHF-Wahrscheinlichkeit zur Erkennung von Kommunikation, einen geringen logistischen Fußabdruck und das Potenzial, erhebliche gegnerische Investitionen auszugleichen, die andernfalls durch die Verweigerung des HF-Spektrums getätigt werden könnten", heißt es in der Juli-Ankündigung von QinetiQ.

Die Demonstration, die im März 2022 stattfand, ist Teil eines umfassenderen Vorstoßes des britischen Labors für Verteidigungswissenschaft und -technologie, um die Drohnen kommunikation widerstandsfähiger zu machen. Kommunikation, die auf dem Senden und Empfangen von Lasersignalen basiert, kann bei schlechtem Wetter wie Nebel oder Staub, die den Himmel verdecken können, Probleme haben. Das Versprechen dieses Ansatzes ist jedoch, dass große Datenmengen schnell und klar, mit hoher Bandbreite und offen über Licht übertragen werden können, wo immer sich Sender und Empfänger befinden. Dies ist bereits in Glasfaserkabelnetzen für die optische Kommunikation in abgeschlossenen Räumen implementiert und erfordert Investitionen in die Infrastruktur, um sie einzurichten und zu verbinden.

"Obwohl FSOC-Systeme möglicherweise nicht in Wolken oder dichtem Nebel betrieben werden, kann ihre Verwendung in einer hybriden HF-/optischen Verbindungs konfiguration zu einem System führen, das unter den meisten Wetterbedingungen betrieben werden kann und eine hohe Bandbreite sowie sichere und störungsresistente Kommunikation bietet."

Und Funksignale, die über bekannte Frequenzen gesendet werden, werden seit einem Jahrhundert verstanden und überwacht. Die Art der Funkübertragung bedeutet, dass Wellen außerhalb der empfangenen Welle beobachtet werden können, wenn sich das Signal durch die offene Luft bewegt und manchmal im Gelände und in atmosphärischen Phänomenen gebrochen oder gestreut wird. Diese Funktion ist nützlich, um Informationen über große Entfernungen zu übertragen, ist jedoch weniger nützlich, um diese Informationen geheim zu halten. Das Versprechen insbesondere der laserbasierten optischen Kommunikation besteht darin, alle übertragenen Informationen in einem schmalen Strahl zu konzentrieren.

"Die optische Kommunikation im freien Raum ist fast unmöglich abzufangen oder zu erkennen, da der Laserstrahl über einen sehr schmalen Pfad direkt von einer Plattform zur anderen wandert", beschreibt QinetiQ auf seiner Website. "Abfangen erfordert, dass sich der Gegner tatsächlich im Strahlengang befindet – was extrem schwierig zu erreichen ist."

Wenn das Abhören schwierig ist, ist es möglicherweise nicht einfach, das Signal zu halten. Während eine Drohne den Vorteil hat, zu wissen, woher der gerichtete Strahl kommt, und ihren Empfänger automatisch auf diesen Punkt zu richten, kann sie anfällig für Laserblender sein, die entwickelt wurden, um Sensoren an fliegenden Robotern zu deaktivieren.

Das größte Versprechen der Technologie für kleine Drohnen mit kurzer Reichweite besteht darin, dass sie es Soldaten ermöglichen würde, Späher zu befehligen, ohne von Funk frequenzen entdeckt zu werden. In der Ankündigung von QinetiQ heißt es, dass die Demonstration "optische Freiraum kommunikation (FSOC) als bidirektionale Verbindung in ihrem Missions kommunikations system beinhaltet".

Es kann andere bidirektionale Kommunikations verbindungen in dem von QinetiQ getesteten System für Ausfallsicherheits- oder Backup-Zwecke geben. Drohnen, die nur für den Empfang von Lasersignalen ausgelegt sind, können schwierig zu bedienen sein. Drohnen, die Lasersignale und herkömmliche Methoden integrieren, funktionieren im Falle einer Fehlfunktion ordnungsgemäß und haben gleichzeitig das Potenzial für zusätzlichen Nutzen.

Derzeit scheint sich die Technologie auf die Befehls-, Kontroll- und Datenübertragungs funktionen von Aufklärungsdrohnen zu konzentrieren. Die Herausforderungen werden komplexer, wenn sie auf Drohnen angewendet werden, die Waffen tragen sollen. Aber solange es einen Scout gibt, ermöglicht die schnellere Datenübertragung der optischen Kommunikation, dass nützliche Videos schnell ankommen, oder Kameras mit höherer Auflösung ermöglichen, ohne sich Gedanken über Bandbreitenprobleme machen zu müssen. All dies verspricht zumindest, dass Drohnen auch angesichts von Funk störern und Drohnen abwehr technologie nützlich sein werden.