Sie fahren auf Raupenketten, spritzen Wasserfontänen aus Hochdruckdüsen und trotzen der größten Hitze: Löschroboter sind eine neue Generation technischer Helfer im Brand- und Katastrophenschutz. Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction klang, gehört heute in einigen Städten schon zur Realität im Feuerwehralltag.

Löschroboter können die Gefahren für Feuerwehrleute erheblich reduzieren, indem sie in besonders gefährlichen Bereichen eingesetzt werden. Seit gut einem Jahr hat Hanau eines dieser ferngelenkten Systeme im Einsatz. Sie hat dafür sogar eine neue Sondereinheit „Spezielle Fähigkeiten/Robotik“ gegründet, in die auch der Einsatz von Drohnen einbezogen wurde. Die Stadt war damit Vorreiter in Hessen und zieht eine positive erste Bilanz.

„Erwartungen übertroffen“

„Die Anschaffung des Löschroboters ‚Wolf‘ und die Gründung der Sondereinheit waren kein Selbstzweck, sondern dienen dem Schutz unserer Bevölkerung und unserer Einsatzkräfte“, sagt Hanaus Stadträtin und Feuerwehrdezernentin Isabelle Hemsley (CDU). „In diesem Jahr wurde die Einheit zu rund 30 Einsätzen alarmiert, was unsere Erwartungen übertroffen hat.“

Dies waren neben Waldbränden unter anderem Personensuchen, Großbrände und Dachstuhlbrände in Hanau und Umland. Die Einheit wurde zum Beispiel bei zwei Großfeuern in einem Entsorgungsbetrieb in Wächtersbach (Main-Kinzig-Kreis) eingesetzt. Dort war laut Hemsley auch Roboter „Wolf“ mehrfach im Einsatz. Er habe stundenlange Löscharbeiten übernommen und auch den Einsatz in einsturzgefährdeten Hallen übernommen, um die Gefährdung von Feuerwehrleuten zu senken.

Auch bei einem Brand im Hanauer Wald wurde Roboter „Wolf“ eingesetzt. Dass es nur einen Waldbrandeinsatz für den „Wolf“ gab, liege daran, dass es in diesem Jahr keine größeren derartigen Brände gegeben habe, erklärt die Feuerwehrdezernentin.

„Hohe Dynamik in Gefahrenlagen“

„Das System in Hanau ist der erste taktische Einsatzroboter für Feuerwehren in Deutschland gewesen“, erklärt Oliver Rasche, Robotik-Experte des Deutschen Feuerwehrverbandes (DFV). Das vielseitige System helfe beim Löschangriff, bei der Raumerkundung und könne mit zusätzlicher Ausrüstung Türen öffnen und Ventile schließen und nach Gefahrstoffen suchen. „Solche Systeme machen nicht nur den Dienstalltag der Feuerwehren deutlich sicherer, sondern bringen auch eine hohe Geschwindigkeit und Dynamik in Gefahrenlagen.“

Der Robotik-Fachmann des Feuerwehrverbandes verwendet lieber den Begriff System. Ein Roboter könnte eigenständig handeln, was beim „Wolf“ und anderen Systemen aber nicht der Fall sei. Rasche ist auch Geschäftsführer der Firma Alpha-Robotics , die den „Magirus Wolf R1“ herstellt.

Wirkungsvolles Zusammenspiel mit Drohnen

Nach Angaben des Hanauer Feuerwehrchefs Hendrik Frese funktioniert die Zusammenarbeit zwischen Roboter und Drohnen reibungslos. Diese werde mit der Inbetriebnahme des neuen Einsatzleitwagens, der zur mobilen Leitzentrale für Robotik und Drohnen werden soll, noch wirkungsvoller. „Genau in diesem Zusammenspiel sind auch die Vorteile dieser Kombination zu sehen, da der Löscherfolg mittels der Drohnen direkt überprüft wird“, erklärt Frese.

Hinzu komme die kräftesparende Arbeitsweise des Roboters, was gerade bei Waldbrandeinsätzen im Hochsommer durchaus hilfreich sei. „Der Roboter ersetzt hier nicht direkt die Kräfte der Feuerwehr, kann aber aufgrund der unabhängigen Technik zum Beispiel den Einsatz von Atemschutzgeräten und deren Trägern minimieren“, erklärt Frese.

„Leider große Skepsis“

Auch wenn Roboter „Wolf“ bereits mehrfach in der Region im Einsatz war, gibt es zum Bedauern der Hanauer Feuerwehrdezernentin „leider eine große Skepsis dieser neuen Technik gegenüber“. Entweder misstrauten andere Feuerwehren der neuen Technik oder sie scheuten mögliche Kosten. „Beides ist aus unserer Sicht unbegründet, zumal die Feuerwehr Hanau die Technik kostenneutral zur Verfügung stellt“, betont Hemsley.

Die Brüder-Grimm-Stadt hat nach Angaben der Feuerwehrdezernentin mehrere hunderttausend Euro in die neue Technologie gesteckt und sieht sich damit gut aufgestellt. „Für den weiteren Ausbau der Einheit und die Weitergabe der bereits gesammelten Erfahrungen an andere Bundesländer und Kommunen ist allerdings eine finanzielle Förderung von Bund und Land nötig“, sagt sie.

Brandbekämpfung auf munitionsbelastetem Gebiet

Im Rahmen eines Pilotprojektes würde die Hanauer Feuerwehr gerne eine „Robotic Task Force“ aufbauen, die verschiedene Systeme zur Erkundung, Handhabung und Brandbekämpfung überregional zur Verfügung stelle, erklärt Hemsley. Dazu könnte auch die Brandbekämpfung auf munitionsbelastetem Gebiet nach Vorbild des Landes Brandenburg gehören.

Nach Angaben des Deutschen Feuerwehrverbandes wird ein ähnliches System wie in Hanau auch von der Feuerwehr in den Landkreisen Vechta
(Niedersachsen), Bayreuth (Bayern) sowie in Röthenbach (Bayern) eingesetzt. Außerdem seien diese Systeme in Österreich, den Niederlanden und in der Ukraine im Einsatz, erklärt Rasche weiter. In Dortmund entwickle das dort ansässige Deutsche Rettungsrobotik Zentrum (DRZ) gemeinsam mit den Feuerwehren Dortmund und Werl eine Robotic Task Force, die zunehmend an Bedeutung gewinnen werde.

„Neuerungen nicht einfach umzusetzen“

Dass es bei Feuerwehren Skepsis gegenüber Löschrobotern gibt, überrascht den DFV-Experten nicht: „Viele Feuerwehren sind ausgesprochen traditionsbewusst und handwerklich orientiert. Daher sind Neuerungen nicht einfach umzusetzen.“ So habe es auch lange gedauert, bis sich Drohnen bei den Feuerwehren etablierten. „Ich kann mich an Kommentare erinnern wie: „Es hat noch nie jemand ein Feuer ausgeflogen. Heute hat fast jede Feuerwehr eine eigene Drohne.“

Sicherlich können auch die Anschaffungskosten bei der Skepsis von Feuerwehren gegen ferngesteuerte Löschsysteme eine Rolle spielen, sagt er. Zwischen 35.000 und 500.000 Euro kosten die Produkte je nach Ausstattung und Leistungsfähigkeit. Die Einsatzmöglichkeiten seien aber enorm und das sollte im Sinne der Rettungskräfte im Vordergrund stehen.

Probleme wegen Vorschriften und Ausbildung

Ein weiteres Problem komme hinzu: In den Feuerwehrdienstvorschriften existierten solche Systeme bislang nicht, erklärt Rasche. Und auch die Ausbildung sei ein wichtiger Faktor. An den Feuerwehrakademien werde die Nutzung solcher Elemente, wenn überhaupt, nur in Ansätzen gelehrt. „Es gibt also Handlungsbedarf auf allen Ebenen – und dieser wird inzwischen ganz allmählich auch erkannt“, sagt er.

(olb)

Schon einmal hat Verschlüsselung Geschichte geschrieben: Vor 85 Jahren knackte die Turing-Bombe alliierter Kryptologen deutsche Geheimbotschaften – und veränderte so den Verlauf des Zweiten Weltkriegs. Heute steht die moderne Kryptografie vor einer ähnlichen Zäsur, denn Quantencomputer könnten in naher Zukunft die Verschlüsselung knacken, auf der unsere digitale Existenz beruht.

Ein herkömmlicher Supercomputer benötigt Millionen oder gar Milliarden Jahre, um RSA-2048 zu knacken, den Verschlüsselungsstandard für E-Mails, Passwörter und Kreditkarteninformationen. Ein Quantencomputer schafft das Schätzungen zufolge in gerade einmal acht Stunden.

Um Verschlüsselungen zu knacken, nutzen Quantencomputer statt mechanischer Walzen die sonderbaren Gesetze der Quantenphysik. Diese entziehen sich jeglicher Intuition, weshalb es nur schwer nachvollziehbar ist, warum Quantencomputer so mächtig sind. Wichtig zu verstehen ist: Quantencomputer sind nicht einfach bessere PCs. Sie eignen sich weder für Videospiele noch, um E-Mails zu sortieren, lösen aber komplexe Optimierungsprobleme in kürzester Zeit. Wie genau, zeigt ein Blick in die Quantenphysik.

Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Warum Quantencomputer die moderne Verschlüsselung bedrohen“.
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Das kleinste Pixel der Welt haben Forscher der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) gebaut. Es sendet oranges Licht mit einer Wellenlänge von 650 Nanometern aus, hat aber 30 Nanometer Kantenlänge, ist also nur 90 Quadratmikrometer groß. (Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter, ein Mikrometer ein tausendstel Millimeter.) In einen Quadratmillimeter würden also theoretisch mehr als 3000×3000 Pixel passen. Mit klassischer Optik wäre das nicht zu schaffen.

Bildschirme bestehen aus vielen Bildelementen, sogenannten Pixel (picture elements). In modernen Bildschirmen besteht jedes Pixel aus einer Leuchtdiode, die Lichtwellen aussendet. Das ist bewährte Technik, solange die Pixel nicht zu klein werden müssen. Schrumpfen sie in den Bereich der Wellenlänge des auszusendenden Lichts, versagt klassische Optik. Je kleiner der Bildschirm, desto weniger Pixel passen darauf, umso geringer wird die Auflösung. Für besonders kleine Bildschirme, die gleichzeitig hohe Auflösungen haben sollen, wie beispielsweise Kontaktlinsen mit eingebauten Bildschirmen, sind also neue Ansätze jenseits klassischer Optik erforderlich.

Hier helfen winzige optische Antennen, meist aus Gold, die Lichtenergie genauer konzentrieren als jede Linse. Optische Antennen haben allerdings die Angewohnheit, Energie hauptsächlich an ihren Ecken abzugeben. „Die dabei auftretenden elektrischen Felder würden zu so starken Kräften führen, dass die Gold-Atome beweglich würden und Stück für Stück in das optisch aktive Material hineinwüchsen“, erklärt Professor Jens Pflaum von der JMU. Diese „Filament“ genannten Auswüchse führen mit der Zeit zu einem Kurzschluss, der das Pixel zerstört.

Isolierung hilft

Die Gruppe Experimentalphysiker um die Würzburger Forscher Cheng Zhang und Björn Ewald hat sich dafür eine Lösung einfallen lassen: Isolation. Die Ecken der optischen Antennen werden so abgedeckt, dass nur ihrer Mitte eine kreisrunde Öffnung von 200 Nanometern Durchmesser offen bleibt. Da muss die Antenne ihre Energie dort abgeben. Filamente, so die Forscher, bilden sich keine mehr, was die winzigen organischen Leuchtdioden (OLED) langlebig macht. „Schon die ersten Nanopixel waren für zwei Wochen unter normalen Raumbedingungen stabil“, ist Professor Bert Hecht beeindruckt.

Gleichzeitig leuchten die winzigen Pixel stark: 3.000 Candela pro Quadratmeter (nits) übertreffen die Leuchtstärke aktueller Oberklasse-Smartphones wie dem Pixel 10. Die Effizienz ist allerdings mit einem Prozent noch sehr gering. Außerdem ist derzeit jede gewünschte Farbe verfügbar, solange man sich Orange wünscht. An diesen Einschränkungen arbeitet die JMU weiter, mit dem Ziel einer neuen Bildschirmgeneration „made in Würzburg“.

Über die Grundlagen optischer Antennen informiert beispielsweise dieser Vortrag von Professor Paul Leiderers von der Universität Konstanz:

Zur Forschergruppe der JMU gehören neben Zhang und Ewald auch Leo Siebigs, Luca Steinbrecher, Maximilian Rödel, Thomas Fleischmann, Monika Emmerling. Sie arbeiten unter der Ägide der genannten Professoren Pflaum und Hecht. Der Bericht Individually addressable nanoscale OLEDs ist jüngst in der Zeitschrift Science Advances erschienen.

(ds)