(For English version see below)
Es sieht aus wie eine Szene aus einem James-Bond-Film: Eine unerwünschte Drohne kommt mit hohem Tempo angeflogen. Da nähert sich eine andere Drohne, fliegt ihr direkt entgegen, wirft kurzerhand ein Netz über den Eindringling und schleppt ihn ab.
FALKE heißt die Abwehrdrohne mit dem Netz, das steht für „Fähigkeit des Abfangens von in gesperrte Lufträume eindringenden Kleinfluggeräten mittels ziviler Einsatzmittel“. Solche „in gesperrte Lufträume eindringenden Kleinfluggeräte“, sprich: illegal operierende Drohnen, sind ein Problem, für dessen Abwehr es keine Patentlösung gibt. Die meisten Methoden sind mit Kollateralschäden verbunden: Eine Drohne in einem urbanen Gebiet abzuschießen, verbietet sich aufgrund erheblicher Sicherheitsrisiken – Projektile oder die abgeschossene Drohne könnten Menschen verletzen oder kritische Infrastruktur gefährden. „Smarte“ Lösungen wie das Stören der Funksignale oder das Hacken der Software funktionieren nur in begrenzter Reichweite. Agile, also besonders schnelle und wendige Drohnen, lassen sich nur schwer abfangen.
Der Flugverkehr war über Stunden lahmgelegt
„Im Projekt FALKE wurde ein umfassendes Konzept zur Drohnenabwehr für Verkehrsflughäfen entwickelt“, sagt Prof. Dr. Gerd Scholl, Professor für Elektrische Messtechnik, der das Forschungsprojekt FALKE an der Helmut-Schmidt-Universität (HSU) geleitet hat: „Das Konzept ist aber auch auf kritische Infrastrukturen übertragbar.“ Das Projekt wurde Ende 2019 gestartet, also mehr als zwei Jahre vor dem russischen Angriffskrieg gegen die Ukraine. Damals, so Scholl, hatte man als Bedrohungslage Vorfälle vor Augen, wie es sie an zwei englischen Flughäfen gegeben hatte: Ende 2018 und Anfang 2019 waren erst in Gatwick, dann in Heathrow illegale Drohnen über den Flughäfen aufgetaucht, die sich nicht vertreiben ließen und den Flugverkehr über Stunden lahmlegten. Gegen diese Situation wollte man künftig gewappnet sein und solche unautorisierten Drohnen effektiv abwehren können. „Doch mit dem Beginn des Ukrainekriegs, dem massiven Einsatz von Drohnen und dem einfachen Zugang zu den Komponenten zum Drohnenbau muss über die Bedrohungslage hierzulande neu diskutiert werden“, erklärt Gerd Scholl.
Die FALKE-Abfangdrohne beruht auf einem technischen und organisatorischen Gesamtkonzept. Um eine illegal operierende Drohne zum Beispiel an einem Flughafen aufzuspüren, müssen zuerst einmal legale Flugzeuge und Drohnen identifiziert und die Daten abgeglichen werden. Sobald eine illegale Drohne erkannt wird, wird die Abfangdrohne gestartet und von der Bodensensorik in Richtung der unautorisierten Drohne gelenkt. Wenn sie diese gesichtet hat – das nennt sich „Rendezvous-Point“, was romantischer klingt, als es ist –, verfolgt sie die illegale Drohne mit ihrer bordeigenen Sensorik. Sobald die Freigabe erteilt ist, schießt sie ein Netz aus, das durch vier Blei-Gewichte aufgespannt wird, um die gegnerische Drohne einzufangen. Anschließend transportiert sie sie sicher zu Boden, wo die illegale Drohne untersucht werden kann: Wo kam sie her? Wer hat sie gesteuert? Was hat sie gegebenenfalls aufgezeichnet?
Vom Rendezvous-Point zum Abschleppen
Neben der technischen Umsetzung spielt die Zusammenarbeit der verschiedenen Beteiligten eine entscheidende Rolle. An deutschen Flughäfen sind das die Bundespolizei, die Polizeien der angrenzenden Länder, die Deutsche Flugsicherung sowie das Flughafenpersonal. Im Projekt FALKE wurden alle Prozesse der Beteiligten, die notwendig sind, um eine illegale Drohne vom Himmel zu holen, analysiert und optimiert. Am Hamburger Flughafen wurden die Abläufe immer wieder erprobt, „aber FALKE ist für jeden Flughafen anwendbar“, so Gerd Scholl.
Neben der Technik und den intelligent vernetzten Akteuren sind zwei weitere Punkte unerlässlich: Der Zugriff auf die Daten und den Datenaustausch der Sicherheitsorgane muss wirksam gegen Cyberangriffe geschützt sein. Und man braucht ein ständig aktuelles und umfassendes Lagebild der Situation in der Luft und am Boden, also einen „digitalen Zwilling“ des Flughafens.
Auch im Ausland ist das Interesse groß
Das FALKE-Projekt an der Helmut-Schmidt-Universität ist seit 2023 beendet. Die Bundespolizei untersucht derzeit, welche Technik in welcher Kombination am besten zum Einsatz kommen kann. Die drei wissenschaftlichen Mitarbeiter des Projekts sind von der HSU zu einem privaten Start-up gewechselt, wo die Abfangdrohne inzwischen unter dem Namen „Argus Interceptor“ verkauft wird. In Deutschland kann sie im Moment allerdings nicht von Privatpersonen, sondern nur von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) und der Bundeswehr eingesetzt werden. Im Ausland gelten andere Gesetze, auch dort ist das Interesse groß.
„Wir forschen, damit Ideen Realität werden. Daher freuen wir uns, dass ehemalige Soldaten die Abfangdrohne zur Produktreife gebracht haben“, betont Scholl. Im Juni hat das Nachrichtenmagazin „Spiegel“ in einem Artikel über Drohnenattacken berichtet, dass die Bundeswehr noch in diesem Jahr 24 der jetzt „Argus Interceptor“ genannten Abwehrdrohnen anschaffen wolle, bis 2027 weitere 136.
Und wie geht es an der Hamburger Universität der Bundeswehr in Sachen Drohnen weiter? Mittlerweile gibt es dort ein eigenes Campus-Mobilfunknetz. Mit einem Team analysiert Gerd Scholl den Datenverkehr in diesem geschützten Netz, mit dem Ziel, Drohnen aufzuspüren, die über Mobilfunk gesteuert werden. Scholl: „So ein Projekt gibt es bisher nicht in Deutschland.“ Außerdem erwägt man die Möglichkeit, ein Peiler-Netzwerk zu errichten, mit dem Drohnen oder ihre Steuerer angepeilt werden können. Und auch die FALKE-Technik wird weiterentwickelt, „schneller, höher, weiter“, so Scholl – auch in Richtung der Fähigkeit, im Schwarm loszuziehen. „Für all das“, sagt Gerd Scholl, „hat FALKE die Grundlagen geschaffen.“
English:
A Falcon for Security
Smuggling, espionage, sabotage, invasion of privacy, or endangering air traffic: Illegally operated drones are becoming an increasing security threat. In response, a defense drone with a remarkably pragmatic concept has been developed at Helmut Schmidt University – the University of the Federal Armed Forces in Hamburg.
It looks like a scene from a James Bond movie: An unwanted drone approaches at high speed. Then another drone appears, flies straight toward it, quickly throws a net over the intruder, and hauls it away.
The defense drone with the net is called FALKE (German for falcon), which stands for "Fähigkeit des Abfangens von in gesperrte Lufträume eindringenden Kleinfluggeräten mittels ziviler Einsatzmittel", or in English: "Capability of intercepting small aircraft entering restricted airspace using civilian means." Such “small aircraft entering restricted airspace” – in other words, illegally operated drones – pose a problem for which there is no catch-all solution. Most countermeasures come with collateral damage: shooting down a drone in an urban area is not an option due to significant safety risks – projectiles or the downed drone could endanger people or critical infrastructure. “Smart” solutions like signal jamming or hacking the drone’s software only work within limited range. And in general, agile drones are difficult to intercept due to their speed and maneuverability.
Air traffic was brought to a standstill
“In the FALKE project, a comprehensive concept for drone defense at commercial airports was developed,” says Professor Dr. Gerd Scholl, professor of Electrical Measurement Technology, who led the FALKE research project at Helmut Schmidt University (HSU): “But the concept can also be applied to critical infrastructures.” The FALKE project began in late 2019, more than two years before Russia’s war of aggression against Ukraine. At that time, Scholl explains, the primary threat scenarios were incidents like those seen at two British airports: In late 2018 and early 2019, illegal drones appeared over Gatwick and then Heathrow, which could not be repelled and brought air traffic to a standstill for hours. The aim was to be better prepared in the future and effectively counter such unauthorized drones. “But with the outbreak of the war in Ukraine, the massive use of drones, and easy access to drone components, the threat situation here in Germany must now be reassessed,” says Scholl.
The FALKE interceptor drone is based on a holistic technical and organizational concept. To detect an illegally operating drone at, for example, an airport, legitimate aircraft and drones must first be identified and their data cross-checked. Once an illegal drone is detected, the interceptor drone is launched and guided by ground sensors toward the unauthorized drone. Once it has visual contact – the so-called “rendezvous point,” which sounds more romantic than it is – it automatically tracks the illegal drone using its onboard sensors. Once authorized, it fires a net stretched by four lead weights to capture the rogue drone. It then safely transports it to the ground, where the illegal drone can be examined: Where did it come from? Who controlled it? What might it have recorded?
From rendezvous point to tow-away
In addition to technical implementation, cooperation between the various stakeholders plays a crucial role. At German airports, these include the federal police, the police forces of neighboring states, German air traffic control, and airport staff. In the FALKE project, all the processes required to bring down an illegal drone were analyzed and optimized. These procedures were repeatedly tested at Hamburg Airport, “but FALKE is applicable to any airport,” says Gerd Scholl.
Beyond the technology and the intelligently networked players, two other elements are indispensable: access to data and the exchange of information between security agencies must be effectively protected against cyberattacks. And a constantly updated and comprehensive situational picture of air and ground activity is needed – a “digital twin” of the airport.
There is strong interest abroad, too
The FALKE project at Helmut Schmidt University ended in 2023. The federal police are currently assessing which technologies and combinations would be most effective in practice. The project’s three researchers have moved from HSU to a private start-up, where the interceptor drone is now sold under the name “Argus Interceptor.” In Germany, it may currently only be used by authorities and organizations with security responsibilities (BOS) and the Bundeswehr. Different laws apply abroad, and there is strong interest there as well. “We conduct research so that ideas can become reality. That’s why we’re pleased that former soldiers have developed the interceptor drone into a market-ready product,” emphasizes Scholl. In June, the news magazine Spiegel reported in an article on drone attacks that the Bundeswehr plans to acquire 24 of the now-called “Argus Interceptor” drones this year, and another 136 by 2027.
And what’s next for drone research at the Bundeswehr University in Hamburg? The university now has its own campus mobile network. With a team, Gerd Scholl is analyzing data traffic in this secure network to detect drones that are controlled via mobile networks. Scholl: “There is no project like this in Germany so far.” In addition, the team is considering setting up a tracking network capable of locating drones or their operators. And FALKE technology itself is also being further developed – “faster, higher, farther,” as Scholl puts it – with an eye toward swarm capability as well. “For all of this,” says Gerd Scholl, “FALKE laid the foundation.”
