Projekt Brainflight Forscher lenken Flugzeuge mit der Kraft der Gedanken

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Allein durch gedachte Kommandos könnten Piloten in Zukunft ihr Flugzeug steuern. Wissenschaftler der TU München und der TU Berlin haben nun gezeigt, dass hirngesteuertes Fliegen funktioniert – wohl mit überraschender Genauigkeit.

Wie Gedanken Flugzeuge lenken können zeigen Forscher im Projekt Brainflight.
Wie Gedanken Flugzeuge lenken können zeigen Forscher im Projekt Brainflight.
(Bild: A. Heddergott/TU München)

Der Pilot trägt eine weiße Haube auf dem Kopf, die mit zahlreichen Kabeln verbunden ist. Sein Blick ist konzentriert auf die Landebahn vor ihm gelenkt. Plötzlich bewegt sich der Steuerknüppel wie von Geisterhand. Das Flugzeug fliegt eine Kurve und dann gerade auf die Landebahn zu. Immer wieder wird die Position des Flugzeuges korrigiert, bis die Räder sanft auf dem Boden aufkommen. Während des Landemanövers hat der Pilot weder Pedale noch Hebel bedient.

Versuch im Flugsimulator

Diese Szene stammt nicht aus einem Science-Fiction-Film, sondern beschreibt einen Versuch am Flugsimulator des Lehrstuhls für Flugsystemdynamik an der Technischen Universität München (TUM). Wissenschaftler um Professor Florian Holzapfel erforschen im EU-geförderten Projekt „Brainflight“, wie hirngesteuertes Fliegen funktionieren kann.

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„Eine langfristige Vision des Projektes ist es, mehr Menschen den Zugang zum Fliegen zu eröffnen“, erklärt Luft- und Raumfahrtingenieur Tim Fricke, der das Projekt an der TUM leitet. „Durch die Hirnsteuerung könnte das Fliegen an sich einfacher werden. Dies würde die Arbeitsbelastung von Piloten verringern und damit die Sicherheit erhöhen. Die Piloten hätten außerdem mehr Bewegungsfreiheit, um andere manuelle Aufgaben im Cockpit zu übernehmen.“

Überraschende Präzision

Ein erster Durchbruch ist den Wissenschaftlern nun gelungen: Sie konnten zeigen, dass hirngesteuertes Fliegen möglich ist – und zwar mit überraschender Präzision. Sieben Versuchspersonen nahmen an den Tests am Flugsimulator teil. Sie hatten unterschiedliche Vorkenntnisse, ein Teilnehmer hatte noch gar keine praktische Erfahrung im Cockpit gemacht.

Die Genauigkeit, mit der die Versuchspersonen allein durch gedachte Kommandos den Kurs halten konnten, hätte teilweise auch den Anforderungen einer Flugschein-Prüfung genügt. „Einer der Probanden konnte acht von zehn vorgegebenen Kursen mit einer Abweichung von nur 10 Grad folgen“, berichtet Fricke. Auch der Landeanflug bei schlechter Sicht gelang einigen Probanden gut. Ein Versuchspilot setzte sogar nur wenige Meter neben der Mittellinie auf.

Wege für die Rückmeldung gesucht

Die Wissenschaftler der TU München beschäftigen sich nun vor allem mit der Frage, wie die Anforderungen an das Steuerungssystem und die Flugdynamik verändert werden müssen, um der neuen Steuerungsmethode gerecht zu werden.

Der Pilot spürt normalerweise Widerstände bei der Steuerung und muss große Kraft aufwenden, wenn das Flugzeug zu sehr belastet wird. Dieses Feedback fällt beim hirngesteuerten Fliegen weg. Daher suchen die Forscher nach alternativen Wegen, dem Piloten eine Rückmeldung zu geben, ob er zum Beispiel das Flugzeug zu stark beansprucht.

Elektrische Potenziale werden in Steuerbefehle umgewandelt

Wissenschaftler der Arbeitsgruppe Team Phy-PA (Physiological Parameters for Adaptation) an der Technischen Universität Berlin beschäftigen sich mit der Erkennung der Steuersignale, die im Gehirn der Piloten erzeugt werden. Damit Mensch und Maschine kommunizieren können, werden die Gehirnströme der Piloten mithilfe von Elektroenzephalografie-Elektroden (EEG) gemessen, die mit einer Haube verbunden sind.

Ein Algorithmus, der an der TU Berlin entwickelt wurde, ermöglicht es dem Programm, die elektrischen Potentiale zu entschlüsseln und in einen Steuerungsbefehl umzuwandeln. In der Hirn-Computer-Schnittstelle können nur ganz klar definierte elektrische Impulse des Gehirns erkannt werden, die zur Steuerung nötig sind. „Es handelt sich hier um reine Signalverarbeitung“, betont Fricke. Es können also keine Gedanken „gelesen“ werden.

Ihre Ergebnisse werden die Forscher unter anderem Ende September beim Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress vorstellen.

Die Arbeit wurde mit Mitteln vom 7. Forschungsrahmenprogramm der EU unterstützt. (mz)

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