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Was ist skalierbares Verkehrsmanagement für Notfalleinsätze?

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Für schnellere, intelligentere und sicherere Notfalleinsätze kombiniert das STEReO-Projekt Technologien und Partnerschaften der NASA, um ein System aufzubauen, das mehr ist als die Summe seiner Teile.

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Wenn sich eine Naturkatastrophe ereignet, wird oft eine beeindruckende Anzahl von Teilnehmern benötigt, um bei der Reaktion zu helfen. Denken Sie nur an die Anzahl der verschiedenen Flugzeuge, die an der Bekämpfung eines Flächenbrandes beteiligt sein könnten: Tankflugzeuge, die feuerhemmende Stoffe freisetzen, Führungsflugzeuge, die sie lenken, Hubschrauber, die Außendienstmitarbeiter absetzen, Flugzeuge, aus denen Smokejumper vor Ort eintreffen... Und ganz zu schweigen von der Aktivität, die am Boden stattfindet. Die Reaktion auf einen Notfall wie diesen - oder einen Hurrikan oder Such- und Rettungsaktionen, um nur einige zu nennen - erfordert eine umfassende Zusammenarbeit zwischen einer Vielzahl von Gruppen, die im Moment unter schwierigen Bedingungen manuell koordiniert wird. Dies erschwert die Kommunikation.

Neue Technologien haben ein großes Potenzial, um Notfallhelfer zu unterstützen, aber sie bringen auch neue Herausforderungen mit sich. Beispielsweise könnten unbemannte Flugzeugsysteme, die gemeinhin als UAS oder Drohnen bezeichnet werden, die Einsätze der Feuerwehrleute schneller und zielgerichteter machen und sich besser an sich verändernde Umgebungen anpassen. Diese Flugzeuge erfordern jedoch auch ein spezielles Flugverkehrsmanagement, bordeigene Instrumente, damit sie unabhängig und sicher operieren können, und eine erweiterte Kommunikation, damit alle über das Geschehen am Himmel und am Boden informiert sind.

An der Bewältigung dieser und anderer Herausforderungen arbeitet das Projekt STEReO (Scalable Traffic Management for Emergency Response Operations), das vom Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley geleitet wird. STEReO baut auf den Technologien und dem Fachwissen der NASA auf und bringt Lösungen von mehreren an der Katastrophenhilfe beteiligten Behörden zusammen. Damit will STEReO eine Wirkung erzielen, die größer ist, als jede Lösung für sich allein haben könnte. Die Arbeit, die in Zusammenarbeit zwischen Ames und zwei anderen NASA-Zentren - dem Langley Research Center in Hampton, Virginia, und dem Glenn Research Center in Cleveland, Ohio - durchgeführt wird, ist eine Konzeptstudie im Rahmen der NASA-Initiative Convergent Aeronautics Solutions. Die Ergebnisse der CAS-Studie, mit der die Durchführbarkeit von STEReO ermittelt werden soll, werden verwendet, um festzustellen, ob und wie die NASA die weitere Entwicklung vorantreiben wird.

Das STEReO-Ökosystem für die Notfallreaktion

STEReO sieht ein neues Ökosystem für die Notfallreaktion vor, das drei Hauptziele verfolgt: Verkürzung der Reaktionszeiten, Erweiterung der Rolle von Flugzeugen und Bereitstellung von Operationen, die sich während einer Katastrophe an schnell wechselnde Bedingungen anpassen können. Um zu demonstrieren, wie seine Werkzeuge und Konzepte diese Ziele in verschiedenen Notfallszenarien erreichen können, wird STEReO eine Live-Flugvorführung eines Flächenbrandereignisses und eine virtuelle Simulation einer Hurrikanreaktion durchführen.

In beiden Fällen werden sie sich auf das Fachwissen der NASA in verschiedenen Bereichen stützen, darunter Flugverkehrsmanagement, Erforschung menschlicher Faktoren und autonome Technologieentwicklung. Dieser Hintergrund, zusammen mit dem Input von Mitarbeitern - die Partner von STEReO reichen von Bundesbehörden bis hin zu städtischen und staatlichen Feuerwehren, Versorgungsunternehmen und privaten Firmen - lässt das Team spezifische Konzepte wie

Anwendung des Verkehrsmanagementsystems für unbemannte Flugzeugsysteme der NASA (Unmanned Aircraft Systems Traffic Management System, UTM) für die öffentliche Sicherheit, Koordinierung der Nutzung des Luftraums sowohl für den Betrieb von Flugzeugen mit als auch ohne Besatzung

Zusammenarbeit bei der Nutzung von Fernerkundungsinformationen, z.B. von Sensoren an Flugzeugen, die in der Lage sind, Gaslecks nach einem Erdbeben aufzuspüren, und bei der Verteilung eines gemeinsamen Bildes der Missionsoperationen

Kommunikationsnetzwerke, um das System widerstandsfähiger gegen schwierige Betriebsumgebungen zu machen

Technologien für einen autonomeren UAS-Flug, um sicherzustellen, dass diese Operationen sowohl sicher sind als auch auf dynamische Situationen reagieren.

Der STEReO-Ansatz wird das Bewusstsein aller Partner, die auf einen Notfall reagieren, schärfen, was eine frühere Erkennung von Problemen und eine rasche Entscheidungsfindung ermöglichen könnte. Das Gesamtpaket des STEReO-Ökosystems für die Notfallreaktion könnte auch auf die Größe und Komplexität der spezifischen Umgebung, Operationen und Ziele abgestimmt werden.

2020 Training zur Bekämpfung von Waldbränden

Im Juni 2020 nahmen die Mitglieder des STEReO-Teams an einer Schulungsmaßnahme für die Brandbekämpfung in der Wildnis teil und erfuhren aus erster Hand von einer Schlüsselrolle bei dieser Art der Katastrophenhilfe: dem Supervisor der luftfahrttaktischen Gruppe, der als Fluglotse für alle Flugzeuge und Hubschrauber fungiert, die bei der Brandbekämpfung helfen. Gastgeber war das kalifornische Ministerium für Forstwirtschaft und Brandschutz. Dies war eine bedeutende Gelegenheit für das Projekt, den aktuellen Betriebszustand zu bewerten und die Komponenten zu verstehen, die für ihre eigene Flugvorführung benötigt werden. Die Erfahrung zeigte neue Möglichkeiten der Zusammenarbeit auf, bei der das Know-how der NASA in den Bereichen Flugverkehrsmanagement, Autonomie der Fachhochschulen, UTM und menschliche Faktoren diesen Notfallhelfern helfen kann, ihre Arbeit effektiver und sicherer zu erledigen

Meilensteine:

STEReO-Workshop für Interessenvertreter (11.-13. Februar 2020)

Feldarbeit bei der Brandbekämpfung: Ausbildung von Supervisor für luftfahrttaktische Gruppen (Juni 2020)

Erste flugzeuggestützte Bewertung des STEReO-Projekts (Herbst 2020, vorläufig)

Flugvorführung mit Flächenbrand (Frühjahr 2021, vorläufig)

Simulation des Einsatzes von STEReO bei der Hurrikan-Notfallreaktion (Herbst 2021, vorläufig)

Mitarbeiter:

Das STEReO-Team der NASA arbeitet mit Regierungs- und Industriepartnern zusammen, darunter der U.S. Forest Service, die Federal Aviation Administration, das California Department of Forestry and Fire Protection, Microsoft, AiRXOS, Inc. und Avision Inc.

STEReO ist eine Durchführungsaktivität des NASA-Projekts "Convergent Aeronautics Solutions" im Rahmen des Programms "Transformative Aeronautics Concepts", das durch das Aeronautics Research Mission Directorate finanziert wird