Drohnen sind in der Forschung längst unverzichtbar, doch sie haben ein Problem: Sie verändern genau das, was sie beobachten sollen. Vögel verlassen ihre Nester, Herden zerstreuen sich, und auch Menschen verhalten sich anders, sobald ein Fluggerät über ihnen kreist.
Ein Team der Northwestern University im US-Bundesstaat Illinois hat nun eine clevere Lösung entwickelt. Statt auf Tarnfarbe oder durchsichtige Materialien zu setzen, nutzen sie eine Schwäche des menschlichen Sehsystems aus.
Laut Forschung und Wissen dreht sich der Prototyp im Flug bis zu 25 Mal pro Sekunde um die eigene Achse. Dabei löst sich das Fluggerät für Beobachter in einen fahlen Schleier auf - ähnlich wie bei einem laufenden Ventilator, dessen Flügel man nicht mehr einzeln erkennen kann.
Der optische Effekt entsteht, weil das menschliche Auge eingehende Signale über etwa 100 Millisekunden aufsummiert. Alles, was sich schnell genug bewegt, wird nicht als scharfe Kontur wahrgenommen, sondern mit dem Hintergrund verrechnet.
Bei einem klassischen Quadrocopter verwischen zwar die vier Propeller, der Rumpf mit Motor und Akku bleibt jedoch ruhig und damit klar sichtbar. Der neue Entwurf besitzt nur einen Motor und einen einzigen Propeller. Während sich dieser in eine Richtung dreht, läuft der gesamte übrige Aufbau in die entgegengesetzte Richtung. Es gibt damit kein stehendes Bauteil mehr.
Bemerkenswert ist der Entwicklungsweg: Eine künstliche Intelligenz erzeugte rund 20.000 flugfähige Konfigurationen. Optimierungsalgorithmen ordneten Motor, Akku und Elektronik immer wieder neu an und prüften, wie stark jede Variante auffällt.
Nach Angaben von Projektleiter Michael Rubenstein lief der gesamte Entwurfsprozess vollständig automatisiert ab, bevor überhaupt ein Bauteil bestellt wurde. Das Ergebnis: Die Drohne fällt laut der verwendeten Sichtbarkeitsmetrik etwa zehnmal weniger auf als ein herkömmlicher Quadrocopter.
Der praktische Nutzen liegt vor allem in der Feldarbeit. Brütende Vögel lassen sich schlecht dokumentieren, wenn die Beobachtung selbst die Tiere vom Nest treibt. Eine kaum sichtbare Drohne könnte hier Daten liefern, ohne das Verhalten zu verfälschen.
Ganz unauffällig ist das Gerät allerdings noch nicht: Der Propeller verursacht weiterhin ein deutlich hörbares Geräusch. Zudem verarbeiten viele Vogelarten schnelle Bewegungen zeitlich feiner als Menschen - sie dürften den Schleier früher als Objekt erkennen. Die Entwickler kündigen bereits leisere Antriebe und transparentere Materialien an.
