Für schnellere Schiffsfracht:
Unterstützung aus dem All

Captain LAESSI

Wie kann man den Warentransport per Schiff beschleunigen sowie sicherer, pünktlicher und preiswerter machen? Mit Schiffen, die ohne Kapitän beziehungsweise Kapitänin von selbst anlegen und durch Schleusen fahren. Daran arbeitet das DLR seit 2008. Das europäische Satellitennavigationssystem Galileo ist die Grundlage für die Positionsbestimmung, ergänzt um spezielle Korrekturdaten und aktuelle Informationen zur Wasserstraße. Die mit dem DLR entwickelten Schiffs-Assistenzsysteme LAESSI an Bord der Jenny prüfen, ob die nächste Brücke genug „Luft“ hat, der Autopilot hält die vorher definierte Fahrrinne, und der Anlegeassistent verknüpft die Position des Schiffes mit Umgebungsinformationen, um das Anlegen zu vereinfachen. Der nächste Schritt sind vollautonome Schiffe. Das Testfeld des DLR an der Spree-Oder-Wasserstraße bietet dafür ideale Forschungsbedingungen. Bis 2030 soll der Güterverkehr auf Binnenschiffen um 23 Prozent wachsen.

Staudaten für das Meer

© EMODnet Human Activities Vessel Density Maps
(Live-Karte: http://www.emodnet-humanactivities.eu/view-data.php, Vessel Density)

Wenn es sich auf dem Meer und in Häfen staut, kommt Fracht zu spät an. Mit dem Projekt EMODnet wird erstmals die Verkehrsbelastung für alle kostenfrei sichtbar. So können künftig bessere Schiffsrouten geplant werden. Die Datenbasis sind die Aufzeichnungen von AIS-Transpondern, mit denen Schiffe ihre Positionsdaten sekündlich senden.

Wissen, wann der Schiffscontainer ankommt

Im Projekt MERMAID des DLR wird – basierend auf AIS – ein globales Schiffstracking entwickelt, das die Ankunftszeit für Schiffe im Hafen berechnet. Dabei werden neben der Position auch das Wetter und die Gezeiten berücksichtigt. Die Information ist interessant für Speditionen, die so zuverlässig erfahren, wann der Container im Hafen ankommt. Mit der exakten Ankunftszeit können die Ressourcen im Hafen besser koordiniert werden – und letztlich Lieferketten besser geplant werden.

Schneller durch den Zoll

Die Zollabwicklung von Schiffen verzögert den Transport teils um Tage. Denn sobald ein Schiff in internationales Gewässer fährt – und sei es auch nur von einem EU-Land in ein anderes – muss die gesamte Ladung wieder durch den Zoll. Ein einheitlicher europäischer Verkehrsraum für die Schifffahrt wird das ändern. Die Planungen dazu laufen. Der lückenlose Einsatz von Satellitentechnik ist die Grundvoraussetzung. Das Tracking der Schiffe aus dem All funktioniert dank Satelliten-AIS bereits. Aber was ist, wenn kriminelle Energie ins Spiel kommt? Woher weiß der Zoll, dass ein Schiff auf dem Weg kein Rendezvous mit einem zweiten Schiff hatte und Schmuggelware umgeladen wurde? Und zur Verschleierung könnten beide Schiffe noch die AIS-Transponder ausgeschaltet haben! Dafür sind die Daten von optischen und Radar-Satellitensystemen nötig. Es gibt bereits eine frei verfügbare Software namens SUMO, die auf Satellitenbildern automatisch Schiffe erkennt. Seit 2017 ist der europäische Copernicus Maritime Surveillance Service aktiv, der in Zukunft viele neue Dienstleistungen möglich machen wird, wie beispielsweise das Tracking von Schmugglerinnen und Schmugglern, und beim Zoll „grünes Licht“ für ehrliche Kapitäne und Kapitäninnen geben wird.

Algorithmen, die Unfälle verhindern

Ursprung: © EMSA ABM 2018

Die Bewegungen von Schiffen sind meist einfach vorhersehbar, denn die Geschwindigkeiten sind niedrig und der Kurs wird selten geändert. EMSA, die Europäische Agentur für die Sicherheit des Seeverkehrs, hat Algorithmen entwickelt, die auf Basis von AIS-Daten automatisch erkennen, wenn das Bewegungsmuster eines Schiffes auffallend unnormal ist. Das System schlägt Alarm, wenn ein Schiff der Küste zu nahekommt, wenn es abtreibt oder auf Kollisionskurs mit einem anderen Schiff ist. Damit können Unfälle vermieden werden. Und sollte ein Schiff den AIS-Transponder deaktivieren, wird die Software auch misstrauisch. In Zukunft wird durch einen Mix aus Satelliten-Technik, Bodenstationen und Algorithmen der Schiffsverkehr sicherer und schneller.

Hilfe im Notfall

Im Projekt EMSec unter Beteiligung des DLR werden bei einem Notfall auf See Satelliten- und AIS-Daten genutzt, um Flugzeuge mit speziellen Sensoren an Bord an die richtige Stelle zu lotsen. Diese Flugzeuge scannen dann die Lage und senden Bilder an die Bodenstation. So kann ein Rettungseinsatz besser koordiniert werden, entweder um Menschen zu helfen oder um eine Naturkatastrophe abzuwenden.

Schiffs-Tracking aus dem All

Seit Ende 2018 bietet die Firma exactEarth weltweites Echtzeit-AIS an, basierend auf den Daten von rund 60 Satelliten. Die AIS-Empfänger sind an Bord der Iridium-NEXT-Satelliten. Jedes Schiff der Welt, das einen AIS-Sender hat, wird im Minutentakt gescannt. Noch besser geeignet sind eigene Mikrosatelliten, die speziell für AIS optimiert sind und so zuverlässigere Daten liefern – gerade in stark befahrenen Meeresgebieten. Im Herbst 2019 startete der 110 Kilogramm leichte AIS-Satellit ESAIL, unterstützt von der ESA, mit dem die Zukunft der SAT-AIS-Technik weiterentwickelt wird. Er ist Teil des Services exactEarth und damit der erste kommerzielle reine AIS-Satellit.

AISat-1: der deutsche Schiffs-Tracking-Satellit

Wichtige Erkenntnisse liefert seit 2014 der vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen entwickelte Nano-Satellit AISat-1. Er wiegt nur 14 Kilogramm, ist aber mit einer vier Meter langen Antenne in Helix-Form ausgestattet, die sich erst im All entfaltete – eine große technische Herausforderung, die zunächst bei Parabelflügen getestet wurde.

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