• Veröffentlichungsdatum: 20.03.2018

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Herausforderung "Drohnenabwehr"

Klaus Strutzmann

(Foto: CC0)
(Foto: CC0)

Luftstreitkräfte sichern den Luftraum gegen Bedrohungen aus der Luft durch Luftraumüberwachung und -sicherung. Neuerdings stellen nicht nur Flugzeuge oder der Einsatz militärischer Mittel eine Bedrohung dar, sondern vor allem unkonventionelle Systeme wie zivile Drohnen. Eine effektive Abwehr von kleinen und Kleinstdrohnen ist schwierig und mit hohem Aufwand verbunden. Derzeit verfügbare und in Entwicklung befindliche Systeme erfüllen nicht alle Anforderungen und wirklich brauchbare Systeme werden kurzfristig nicht verfügbar sein.

Kleine und Minidrohnen gibt es mittlerweile überall günstig zu kaufen. (Foto: Halftermeyer, CC BY_SA 3.0)
Kleine und Minidrohnen gibt es mittlerweile überall günstig zu kaufen.
(Foto: Halftermeyer, CC BY_SA 3.0)

Das ehemals konventionell geprägte Bedrohungsbild (Einsatz von militärischen Mitteln und Verfahren) aus der Luft hat sich stark verändert. Moderne Konflikte werden unter Kombination und flexibler Verwendung von konventioneller und irregulärer Kriegsführung (hybride Kriege), Informations- und Cyberkriegsführung, Terrorismus und Kriminalität ausgetragen. Dies betrifft vor allem die Verwendung entsprechender Mittel im Luftraum.

Die Bedrohung durch ballistische Flugkörper, Marschflugkörper, unbemannte (Kleinst-)Luftfahrzeuge und Raketen-, Artillerie- und Granatwerfer hat zugenommen. In der Gesamtbedrohung stellen unbemannte Luftfahrzeuge nur einen Teil dar, der durch die starke Verbreitung im zivilen, aber auch im militärischen Bereich hohe Bedeutung erlangt hat. Dabei ist die Abwehr von „kleinen“ Systemen eine große Herausforderung.

Der Absatz von im freien Handel verfügbaren Systemen steigt rapide an. Derzeit werden weltweit mehr als 300.000 Stück pro Monat verkauft. Vorfälle mit diesen Systemen erscheinen beinahe täglich in den Medien. Diese hohe Marktverfügbarkeit führt daher zu einem signifikanten Anstieg des Bedrohungspotenzials in symmetrischen und insbesondere in asymmetrischen Konflikten.

Begriff „Drohne“

Die Aufklärungsdrohne "Tracker" des Österreichischen Bundesheeres. (Foto: ÖBH/Roland Lackinger)
Die Aufklärungsdrohne "Tracker" des Österreichischen Bundesheeres.
(Foto: ÖBH/Roland Lackinger)

Im ÖBH bezeichnet der Begriff „Drohne“ einen unbemannten, fern- oder programmgesteuerten Flugkörper, der vor allem für Aufklärungs-, Feuerleit- und Kampfaufgaben sowie zur elektronischen Kampfführung verwendet wird. In der internationalen Fachterminologie sind die Begriffe „unmanned aerial vehicle“ (UAV) üblich - in Entsprechung des deutschen Begriffes „Unbemanntes Luftfahrzeug“ - bzw. die Begriffe „unmannend aerial system“ (UAS) und „remotely piloted aircraft (system)“ - RPA(S). Die beiden letzteren Begriffe heben dabei den Umstand hervor, dass es sich um ein System aus Luftfahrzeug und Bodenstation handelt. Eine wesentliche Unterscheidung lässt sich von der Art der Steuerung ableiten. Während RPA(S) vom Boden aus ferngesteuert werden, ist dies bei UAV bzw. UAS nicht notwendigerweise der Fall, wenn vorgegebene Flugrouten eigenständig abgeflogen werden. Für die weiteren Ausführungen ist vor allem die Ableitung wichtig, dass die verwendeten Systeme in der Lage sind sowohl vom Boden aus ferngesteuert zu werden, als auch vorgegebene „programmierte“ Routen abzufliegen. Entsprechende Gegenmaßnahmen haben sich daher nicht ausschließlich auf das Luftfahrzeug selbst zu beziehen.

Klassifizierung

Es gibt unterschiedliche Definitionen bzw. Klassifizierungen von „Drohnen“. Deshalb wird in weiterer Folge auf die Klassifizierung aus Sicht der EU Bezug genommen und auf die RPA(S) der Klassifizierung „CLASS I-Micro“ besonders eingegangen. Dabei handelt es sich um unbemannte Luftfahrzeuge mit einem Eigengewicht von bis zu zwei Kilogramm.

Klassifizierung der verschiedenen Drohnenarten/-größen. (Grafik: Archiv Autor)
Klassifizierung der verschiedenen Drohnenarten/-größen.
(Grafik: Archiv Autor)

Bedrohungsbild

Vom IS eingesetzte und erbeutete Mini-Drohnen, die für Aufklärung aber auch für Sprengstoffanschläge verwendet werden sollten. (Foto: Archiv Autor)
Vom IS eingesetzte und erbeutete Mini-Drohnen, die für Aufklärung aber auch für Sprengstoffanschläge verwendet werden sollten.
(Foto: Archiv Autor)

Die Nutzung von Drohnen und ein damit entstehendes Bedrohungspotenzial sind vielfältig. Sie reichen von der Störung des Luftraumes durch einen unachtsamen Hobbypiloten bis hin zur Nutzung für die Durchführung von Anschlägen mit entsprechender Zuladung (Sprengstoff, biologische oder chemische Kampfstoffe). Entsprechende Gegenmaßnahmen müssen daher im Sinne der Verhältnismäßigkeit angewandt werden. Zur Darstellung der erforderlichen Fähigkeiten zur Drohnenabwehr wird die Bedrohung durch eine terroristische Gruppierung angeführt, da diese die gesamte Bandbreite an notwendigen Gegenmaßnahmen erfordert.

Die dabei eingesetzten Drohnen der Klassifizierung CLASS I-Micro (0 bis 2 kg Eigengewicht) lassen sich wie folgt charakterisieren:

  • Bauform: zumeist Drehflügler (aber auch Starrflügler)
  • Reichweite: bis zehn Kilometer
  • Nutzung unterschiedlicher Frequenzbereiche (Steuersignale, Telemetriedaten, Bildübertragung)
  • Geschwindigkeit: bis 25 m/s
  • Einsatzdauer: bis zu einer Stunde
  • Sehr geringe Radarrückstrahlfläche
  • Zuladung: 0,5 bis 2 kg (z. B. Kamera, kleine Greifarme, Explosivstoffe, ABC-Stoffe, Flüssigkeiten, Pulver).

Eine terroristische Gruppierung kann Drohnen mit folgenden Zielen einsetzen:

  • Provokation/Aktionismus
  • Bloßstellen von Personen, Organisationen, Sicherheitskräften
  • Beobachten, Erkunden, Aufklären, Ausspähen, Dokumentieren
  • Entwenden, Diebstahl
  • Stören, Behindern, Sabotieren
  • Binden von Sicherheitskräften
  • Verletzen/töten von Personen
  • Auslösen von Panik

Der Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugen erfolgt dabei bei Tag und Nacht. Drohnen werden grundsätzlich im Freien eingesetzt, können jedoch auch innerhalb von Gebäuden zur Wirkung gebracht werden. Die Auslösung des Mittels erfolgt unmittelbar vor Ort bzw. aus geringer Höhe (bis 100 m über Grund). Die Systeme werden einzeln, zeitlich gestaffelt oder mehrere Systeme gleichzeitig eingesetzt.

Zumeist werden auf dem freien Markt erhältliche Drohnen verwendet. Eine entsprechende Modifikation bzw. der Eigenbau von Drohnen ist jedoch nicht auszuschließen. Einerseits wird dabei die Reichweite durch zusätzliche Batterien erhöht. Andererseits werden unterschiedliche Halterungen und Auslösemechanismen der gewählten Zuladung gebaut. Im Falle der erforderlichen Frequenzbereiche zur Steuerung ist davon auszugehen, dass diese, nicht jenen im kommerziellen Bereich entsprechen müssen. Der Einsatz von Steuerungsarten, die den Betrieb auch ohne ein ständiges GPS-Signal bzw. einer Steuerfrequenz ermöglichen, ist wahrscheinlich. So lässt sich eine Steuerung unter Verwendung einer Trägheitsnavigation bzw. durch den Einsatz abbildender Systeme (Handy, iPad etc.) realisieren. Bei der Durchführung von Anschlägen wird der Verlust des Einsatzmittels in Kauf genommen.

Fähigkeiten von Drohen

Die Grafik zeigt die unterschiedlichen Fähigkeiten und Einsatzmöglichkeiten von Drohnen. (Grafik: Archiv Autor)
Die Grafik zeigt die unterschiedlichen Fähigkeiten und Einsatzmöglichkeiten von Drohnen.
(Grafik: Archiv Autor)

Die Fähigkeiten von Drohnen richten sich nach dem Zweck ihres Einsatzes. Das zivile bzw. militärische Schutzobjekt stellt die Grundlage dar. Diese können über eine große räumliche Ausdehnung verfügen und sich im städtischen oder ländlichen Raum befinden. Darüber hinaus ist der Schutz während eines Konvoing sicherzustellen. Die Art des Schutzobjektes hat daher starken Einfluss auf die erforderlichen Kräfte und Mittel bei der Drohnenabwehr. Da der Einsatz von Drohnen auch aus sehr geringer Entfernung zum Schutzobjekt bzw. innerhalb des Schutzobjektes erfolgen kann, kommt dem Faktor Zeit eine wesentliche Bedeutung zu.

Bei den Aufklärungsmitteln ist eine rasche Detektion, Klassifizierung und Identifizierung von Drohnen Grundvoraussetzung. Die Fähigkeit zur Detektion von unbemannten Luftfahrzeugen ist stark von deren Größe abhängig. Grundsätzlich ist die Aussage zutreffend, dass je kleiner das Luftfahrzeug ist, desto größer wird die Herausforderung einer Detektion, unabhängig vom eingesetzten Sensor. Die Beurteilung der Fähigkeiten der Sensoren im Bereich Aufklärung ist des Weiteren stark von den Umfeldbedingungen wie Gelände, Wetter und Flugparameter abhängig. Dabei ist das gesamte elektromagnetische Spektrum abzudecken. Akustiksensoren ergänzen hierbei die Aufklärungsmittel. Die Fusion der Sensordaten von Mitteln der elektronischen Unterstützungsmaßnahmen, von Radarsensoren, (elektro)optischen und Infrarotsensoren bzw. der Augenaufklärung sowie der Akustiksensoren ist erforderlich. Diese „Sensorfusion“ ermöglicht eine erfolgversprechende rechtzeitige Klassifizierung, da sich die unterschiedlichen Sensoren gegenseitig ergänzen.

Im Teilbereich der Wirkung ist zwischen letalen (tödlichen) und nicht-letalen Mitteln zu unterscheiden. Deren Einsatz hat sich vor allem nach dem Grundsatz der Verhältnismäßigkeit und der Verursachung von Folgeschäden zu richten.

Das Führungsinformationssystem stellt die Sensorfusion und den Einsatz der Wirkmittel sicher.

Folgerungen

Radarsysteme zur Aufklärung von kleinen und Kleinstdrohnen sind nur im Verbund mit anderen Systemen wirksam. (Foto: ÖBH)
Radarsysteme zur Aufklärung von kleinen und Kleinstdrohnen sind nur im Verbund mit anderen Systemen wirksam.
(Foto: ÖBH)

Die Abwehr der angeführten „Drohnen“ stellt Streitkräfte und insbesondere Luftstreitkräfte vor entsprechende Herausforderungen. Zur Sicherstellung von Einsätzen im In- und Ausland im Fähigkeitsbereich „Schutz“ ist dazu ein „Joint Operational Picture“ erforderlich. Ein Gesamtverbund in den Bereichen Lagebild, Überwachung, Frühwarnung, und Alarmierung, schafft die Voraussetzungen zum Einsatz von Gegenmaßnahmen durch Land- und Luftstreitkräfte bzw. Mitteln der Führungsunterstützung.

Im Sinne der „Einheit der Führung“ sind sämtliche Mittel zusammenzufassen. Der integrierte Aufklärungs-, Führungs- und Wirkungsverbund der Luftstreitkräfte hat dabei über folgende Fähigkeiten zu verfügen:

  • Überwachung von Einsatzräumen mit luft- und landgestützten Systemen im gesamten Spektralbereich
  • Dateneinbindung in den Gesamtverbund (teilstreitkräfteübergreifend)
  • Frühwarnung und Alarmierung
  • Dauerbetrieb und Durchhaltevermögen
  • Störresistenz
  • Einsatz von aktiven und passiven Mitteln
  • Zur Verfügung stellen von entsprechenden Daten in (nahezu) Echtzeit (zur Einleitung und Durchführung entsprechender Gegenmaßnahmen)
  • Überwachen von radarsichttoten Räumen und sehr tiefe Flugbereiche

Die derzeit bei den Streitkräften verfügbaren Aufklärungs-, Führungs- und Wirkmittel decken den Bedarf zur Abwehr der angeführten Bedrohungen nicht oder nur zum Teil ab.

Aufklärung

Kleine Drohnen sind durch Augenbeobachtung erst in nächster Distanz zu erkennen. (Foto: CC0)

Die aktuell im ÖBH vorhandenen Radarsensoren können unbemannte Luftfahrzeuge der Klassifizierung CLASS I-Micro erfassen. Eine Einschränkung ergibt sich daraus, dass diese Erfassungsmöglichkeit auf Starrflügler beschränkt ist. Eine Übermittlung der Radardaten und damit eine Sensorfusion ist nicht bei allen Systemen gegeben. Eine Ergänzung durch Radarsensoren, die vor allem den Nahbereich abdecken und in der Lage sind, auch Drehflügler zu erfassen, ist notwendig.

Infrarot-Sensoren ermöglichen grundsätzlich die Detektion von kleinen Zielen. Durch das relativ geringe Sehfeld ist jedoch eine Einweisung des Sensors auf die Anflugsrichtung erforderlich. Aufklärungsmittel der Elektronischen Kampfführung stehen derzeit nicht in der erforderlichen Qualität zur Verfügung. Die Erfassung durch Augenbeobachtung ist nur im Nahbereich möglich. Akustiksensoren stehen nicht zur Verfügung. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die derzeit im ÖBH vorhandenen Systeme zur Aufklärung von unbemannten Luftfahrzeugen teilweise geeignet sind. Einschränkungen ergeben sich vor allem hinsichtlich der Detektion von Zielen der Klassifizierung CLASS I-Micro. Aufgrund der erzielten Reichweiten ist ein rechtzeitiges Einleiten entsprechender (Gegen)Maßnahmen nicht sichergestellt. Durch eine Sensorfusion kann die Detektionsentfernung erhöht werden. Die notwendige Implementierung neuer Sensorik, vor allem auch im Bereich der Mittel der Elektronischen Kampfführung (Elektronische Unterstützungsmaßnahmen) und im Radar- und elektro-optischen Bereich zur Steigerung der Effektivität gegenüber Drohnen der Klassifizierung CLASS I-Micro, ist gegeben. Deshalb muss vor allem der Fusion der erfassten Daten (Sensorfusion) höchste Aufmerksamkeit geschenkt werden. Die vorhandenen Radar- und elektro-optischen Sensoren sind hinsichtlich der Möglichkeit der Detektion zu optimieren, bzw. es sind Systeme mit entsprechenden Leistungsmerkmalen zu beschaffen.

Aber auch die vorhandenen Mittel in der Augenaufklärung müssen hinsichtlich ihrer Eignung neu beurteilt werden. Bei der Erfassung im Spektralbereich, Infrarot und Ultraviolett bzw. der akustischen Aufklärung ist nachzurüsten. Insbesondere der Einsatz von Mitteln der Elektronischen Kampfführung (Elektronische Unterstützungsmaßnahmen - EloUM) zur Aufklärung ist notwendig. Diese Aufklärungsmittel ermöglichen vor allem das Erfassen der Fernbedienung und die Einleitung von Gegenmaßnahmen am Boden. Dabei ist zu beachten, dass kommerziell beschaffte und nicht modifizierte Drohnen eine entsprechende Aufklärung - aufgrund bekannter Parameter - mittels EloUM zulassen, eine Modifizierung und die Wahl der Navigationstechnik dies jedoch erschweren. Dieser Umstand unterstreicht die Bedeutung der Verwendung unterschiedlicher Sensoren.

Beispielhaft werden die Leistungsparameter derzeitig verfügbarer und dem Stand der Technik entsprechender Systeme angeführt:

  • Radarsensoren zur Erfassung von Zielen mit einer Radarrückstrahlfläche < 0,01 m2 (Reichweiten derzeit 3 bis 9 km)
  • Akustische Sensoren (Reichweiten derzeit < 300 m)
  • EloUM (Reichweiten derzeit bis 1.000 m)

Führung

Neben einem Optimierungsbedarf bei der Lagebilderstellung, der Datenübertragung sowie der Alarmierung, Klassifizierung, Identifizierung und Vernetzung kommt vor allem der Schaffung einer zentralisierten Schnittstelle eine hohe Bedeutung zu. Diese muss den Datenaustausch bzw. die Datenfusion teilstreitkräfteübergreifend - aber auch ressortübergreifend - ermöglichen und neben der Bereitstellung entsprechender Zieldaten die Einbindung zukünftiger Systeme sicherstellen.

Abwehr

Eine effektive Abwehr von Drohnen der Klassifizierung CLASS I-Micro erfordert den Einsatz unterschiedlicher Wirkmittel. Derzeit verfügbare und in Entwicklung befindliche Systeme erfüllen nicht alle Anforderungen. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass in naher Zukunft kein Einzelsystem verfügbar sein wird, das allen Anforderungen entspricht. Der Einsatz unterschiedlicher Systeme stellt hier die größte Erfolgswahrscheinlichkeit dar. Damit wird der Einsatz von Wirkmitteln unter größtmöglicher Berücksichtigung der Verhältnismäßigkeit und der Minimierung von Kollateralschäden sichergestellt. Die verschiedenen Reichweiten der angeführten Systeme sprechen ebenfalls dafür.

Wirkmittel der Elektronischen Kampfführung (Elektronische Gegenmaßnahmen) sind zu beschaffen. Dabei werden Systeme zur Störung des Steuersignals und der Navigation eingesetzt. Eine Übernahme der Steuerung ist ebenso möglich. Die künftig zu erwartende zivile Verwendung von Drohnen, etwa für Transportaufgaben, lassen den Schluss zu, dass sie gegen elektronische Maßnahmen zunehmend geschützt werden. Damit wird der Einsatz von Mitteln der Elektronischen Kampfführung erschwert. Dies trifft auch dann zu, wenn ein Navigationssystem verwendet wird, das keine Signale von außen (z. B. Trägheitsnavigation) erfordert. Beim Einsatz von HPEM (High Power Electromagnetics) wird durch leistungsstarke elektromagnetische Strahlung die interne Elektronik von Drohnen zeitlich begrenzt oder dauerhaft geschädigt.

Das Bekämpfen durch Mittel der bodengebundenen Flugabwehrtruppe durch Lenkwaffen- und Kanonensysteme stellt eine weitere Möglichkeit dar. Die geringe Zielgröße lässt jedoch ein effektives Bekämpfen mit vorhandenen Lenkwaffen nicht zu. Die Bekämpfung mit Kanonensystemen erfordert die Verwendung einer tempierbaren Munition. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Handfeuerwaffen. Hierbei ist jedoch ein großer Munitionsaufwand erforderlich. Die vorhandenen Kanonen- und Lenkwaffensysteme müssen hinsichtlich ihrer Eignung überprüft und gegebenenfalls optimiert werden. Dies betrifft auch vorhandene luftgestützte Einsatzmittel. Die Nutzung von leichten Schusswaffen und Energiewaffen (Laser, Mikrowellen) ist zu beurteilen. Schließlich sind entsprechende Sondermittel (Netzwerfer, Wasserwerfer, Flammenwerfer, Nutzung eigener „Drohne“ zum Abfangen, Einsatz von Greifvögeln etc.) einer entsprechenden Erprobung zu unterziehen.

Gegen Systeme der CLASS I-Micro mit derzeit vorhandenen und dem Stand der Technik entsprechenden Systemen wirken

  • ECM (breitbandiges bzw. schmalbandiges Stören
  • Verfälschung des GPS-Signals, Übernahme der Kontrolle
  • Reichweite bis < 1.000 m)
  • Netzwerfer < 100 m
  • leichte Schusswaffen mit Sondermunition (< 50 m)
  • Kanonensysteme mit entsprechender Munition mit Splitterwirkung
  • Laser zum Blenden der Kamera bzw. Beschädigen von Komponenten
Laserwaffen können sehr schnell fliegende und kleine Objekte bei rechtzeitiger Erkennung abwehren. (Foto: U.S. Air Force)
Wasserwerfer können ebenfalls zur Abwehr von Mini-Drohnen verwendet werden. (Foto: Plani, CC BY-SA 3.0)

Ausblick

Die Fähigkeit zur Abwehr von Drohnen der Klassifizierung CLASS I-Micro und Mini stellt nicht nur für das ÖBH eine Herausforderung dar. Auch international wird an Lösungsmöglichkeiten gearbeitet. Die erforderlichen Grundlagen - aufbauend auf den bisherigen Erfahrungen - liegen bereits vor und Erprobungsvorhaben wurden eingeleitet. Die Zusammenführung und Weiterentwicklung der vorhandenen Systeme der Streitkräfte in den Teilbereichen Aufklärung - Führung - Wirkung ist dabei eine wesentliche Voraussetzung.

Oberstleutnant Klaus Strutzmann ist Leiter und Hauptlehroffizier der Grundlagenabteilung der Flieger- und Fliegerabwehrschule in Langenlebarn.

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