Flugmaschinen der Zukunft erleben

Im vergangenen Februar haben sich der ETH-Professor Raffaello D'Andrea und sein Forschungsteam für eine 11-minütige Präsentation anlässlich der TED 2016 mit dem ETH-Spin-Off Verity Studios zusammengetan. TED ist eine bekannte, internationale Plattform für Ideenaustausch in den Bereichen Technologie, Unterhaltung und Design in Vancouver. Im Rahmen seiner Präsentation stellte Professor D'Andrea unter anderem den Monospinner vor - das erste Fluggerät der Welt mit nur einem einzigen beweglichen Bauteil, sowie einen Omnikopter, der in der Lage ist, in jede beliebige Richtung zu fliegen, und einen synthetischen Schwarm bestehend aus 33 Mikro-Quadrokoptern, die für einen eindrücklichen Lichterwirbel über den Köpfen des Publikums sorgten.

Die Grenzen des Fliegens neu definieren

Während die meisten Flugmaschinen über mehrere bewegliche Bauteile verfügen - Landeklappen, Drehachsen und Querruder - fliegt der Monospinner auch mit nur einem Propeller kontrolliert. «Obwohl es aus mechanischer Sicht einfach ist, geht in seinem kleinen elektronischen Hirn einiges vor sich, damit er stabil fliegt und sich in einem Raum überall dorthin bewegen kann, wo er will», sagte D'Andrea während seiner TED-Präsentation.

Der Omnikopter, den er ebenfalls präsentierte, ist mit seinen acht Propellern die Antithese zum Monospinner. Sein symmetrisches Design und die Würfelform sind für ein Fluggerät ungewöhnlich. D'Andrea demonstrierte jedoch, dass der Omnikopter in der Lage ist, in jede Richtung zu fliegen, unabhängig von Orientierung und Rotation. Zum Schluss schrieb der ETH-Professor einer der Flugmaschinen - einem Hochleistungs-Quadrokopter - menschliche Attribute zu und deutete geheimnisvoll an, dass sie danach strebe, ein fliegender Lampenschirm am Broadway zu werden.

Paradigmen mit Kreativität begegnen

Dies kommt nicht von ungefähr: Am Samstag, den 5. März gewannen Raffaello D'Andrea und sein Team vom ETH-Institut für Dynamische Systeme und Regelungstechnik, das ETH-Spin-Off Verity Studios AG und der Cirque du Soleil den «Featuring Drones» Award des New York City Drone Film Festival (NYCDFF) für ihren Film «SPARKED: A Live Interaction Between Humans and Quadcopters». Der Veranstaltungsort lag nur einen Steinwurf vom Broadway entfernt. Die Forscher der ETH Zürich und die Unternehmer hatten den Film - ursprünglich das geistige Kind von D'Andrea - gemeinsam mit Mitgliedern des Cirque du Soleil in der Flying Machine Arena der ETH Zürich produziert.

«SPARKED» bietet atemberaubende Choreographien mit einer mystischen Qualität vor einer Kulisse, in der ein altmodisches Lampenreparaturgeschäft mit als Lampenschirmen verkleideten, futuristischen Flugmaschinen kontrastiert. Der Erfolg des Films, den sich bereits vor der Verleihung des NYCDFF-Awards über eine halbe Million Zuschauer angesehen haben, zeigt, dass es sinnvoll ist, Unterhaltungsmedien zu nutzen, um Menschen die Fortschritte im Bereich der Flugtechnologie zu vermitteln und näher zu bringen.

Innovationsschmiede der Drohnentechnologie

Grundlage von «SPARKED» sind jahrelange wissenschaftliche Forschung und die Entwicklung von Algorithmen und massgefertigten Technologien. Die ETH Zürich spielt weltweit eine führende Rolle auf dem Gebiet von dynamischen Systemen und Steuerungstechnik. Indem er sein Team motiviert, über bestehende Grenzen und Anwendungen hinaus zu denken, hilft D'Andrea seinen Mitarbeitern, die mathematischen Geheimnisse komplexer, dynamischer Systeme zu entschlüsseln.

Gemäss seiner eigenen, von Sokrates inspirierten Methode stellt er grundlegende, konzeptuelle Fragen, wie: «Welche Anzahl beweglicher Elemente ist für einen kontrollierten Flug mindestens nötig?» Für Wissenschaftler sind solche Fragen oft der Anlass, um theoretische Konzepte zu prüfen und neue Herausforderungen anzugehen, die über die aktuellen Anwendungen hinausreichen. Eine Folge davon könnte sein, dass Begriffe wie «Monospinner», «Omnikopter», und «synthetischer Schwarm» schon bald in unsere Umgangssprache einfliessen und eine neue Ära in der Zukunft von Flugmaschinen einleiten.