de.wedoany.com-Bericht: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat eine Erkennungsplattform zur Fernbewertung gefährlicher chemischer und biologischer Substanzen entwickelt und getestet. Das System kann auf autonomen Rovern und Drohnen eingesetzt werden und kombiniert kompakte Multisensor-Arrays, Laserspektroskopie und Künstliche Intelligenz-Algorithmen, um Einsatzkräften eine schnelle Lagebewertung zu ermöglichen.
Um physische Risiken bei Notfalleinsätzen zu reduzieren, konzentrierte sich die Entwicklung auf die Automatisierung der Gefahrenerkennung durch Multisensor-Integration. Das System kombiniert Multispektralkameras, Lasermesstechnik und KI-Datenverarbeitung, um flüssige und pulverförmige Feststoffbedrohungen autonom zu identifizieren. Auf unbemannten Bodenplattformen wie kleinen Rovern oder der am DLR-Standort Oberpfaffenhofen getesteten SHERP-Roboterplattform montiert, kann das System ohne menschliches Eingreifen Zielgebiete anfahren und Anomalien erkennen. In ersten Testläufen identifizierte das System verdächtige Behälter, Fässer sowie lokale Pulver- oder Flüssigkeitslecks auf Straßen und offenem Gelände. Nach der visuellen Erkennung kann das integrierte Laserspektroskopiegerät Zielpositionen aus mehreren Metern Entfernung bewerten, ohne direkten physischen Kontakt. Durch die Messung der Wechselwirkung zwischen einfallendem Laserlicht und der Zielsubstanz kann das optische System chemische und biologische Gefahren direkt vor Ort erkennen, klassifizieren und identifizieren.
Das Technologiepaket wurde in Zusammenarbeit des DLR-Instituts für Technische Physik, des DLR-Instituts für Softwaretechnologie und des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik entwickelt. Die Systemvalidierung umfasste Laborbewertungen gemeinsam mit dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) sowie dem Wehrwissenschaftlichen Institut für Schutztechnologien – ABC-Schutz (WIS) der Bundeswehr. Betriebssimulationen fanden auf dem DLR-Gelände in Lampoldshausen statt, wobei eine speziell errichtete verfahrenstechnische Infrastruktur reale chemische Verarbeitungsanlagen nachbildete. Thomas Dekorsy, Direktor des DLR-Instituts für Technische Physik, erklärte, dass die Erkennungs- und Identifikationsmethoden je nach den spezifischen Eigenschaften jedes Gefahrstoffs variieren und eine automatisierte Multisensor-Integration erfordern, die es dem System ermöglicht, Zielgebiete eigenständig zu navigieren, Objekte zu lokalisieren und Substanzklassen zu bestimmen. Darüber hinaus entwickelte das DLR im Auftrag des BBK eine luftgestützte Probenahmeplattform für luftgetragene Bedrohungen, die bei Bränden, Industrieunfällen, technischen Störungen oder vorsätzlichen Handlungen freigesetzt werden. Das auf Drohnen oder mobilen Plattformen montierte System kann Umgebungsgas- und Aerosolproben aus der Ferne für spätere Laboranalysen sammeln und ersetzt manuelle Probenahmeverfahren, bei denen Einsatzkräfte in Schutzkleidung Gefahrenbereiche betreten müssen.
Die optische Fernerkennung von Gefahrstoffen basiert typischerweise auf aktiven Laserspektroskopie-Techniken, darunter laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS), Raman-Spektroskopie und laserinduzierte Fluoreszenz (LIF). Bei LIBS-Anordnungen wird ein hochenergetischer Nanosekunden-Laserpuls über ein Cassegrain-Teleskop auf die Zielprobe fokussiert, wodurch in Entfernungen von mehreren zehn Metern ein Mikroplasma erzeugt wird. Beim Abkühlen der angeregten Ionen emittieren diese elementspezifische Atomspektren, die eine quantitative Elementidentifikation ohne Probenvorbereitung ermöglichen. Für die molekulare Identifikation organischer Verbindungen misst die Raman-Fernspektroskopie die Verschiebung inelastischer Photonenstreuung, die durch molekulare Schwingungsmoden verursacht wird. Sammeloptiken fokussieren das rückgestreute Signal auf einen gekühlten CCD-Detektor (Charge-Coupled Device). Zeitgesteuerte Detektoren werden mit der gepulsten Laserbeleuchtung synchronisiert, um Umgebungslicht und Hintergrundfluoreszenz zu unterdrücken und so ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis im Feldeinsatz zu erzielen.
