Urbane und regionale Mobilität neu denken: Interdisziplinäre Forschung zu Rahmenbedingungen und Anforderungen einer gesellschaftlich akzeptablen Advanced-Air-Mobility-Implementierung

Fliegende Taxis und Frachttransporter, die kreuz und quer am Himmel auf verschiedenen Ebenen durch Häuser- und Straßenschluchten gleiten. Im Film „Das 5. Element“ von 1997 war das noch Science Fiction. Ab dem Jahr 2024 werden für reale Verkehrsszenarien dieser Art die wissenschaftlichen Grundlagen an der TU Dresden (TUD) gelegt. Das neue Graduiertenkolleg (GRK) an der TU Dresden zur „Technisch-betrieblichen Integration hochautomatisierter Luftfahrt in Ballungszentren“ (GRK 2947) setzt an der sogenannten „Advanced Air Mobility“ (AAM) und ihren notwendigen technischen wie auch gesellschaftlichen Rahmenbedingungen an. AAM gilt als ein Lufttransportsystem der Zukunft, dass laut der National Aeronautics and Space Administration (NASA) „…Menschen und Fracht zwischen Orten befördert, die bisher nicht oder nur unzureichend von der Luftfahrt bedient wurden – lokal, regional, intraregional, städtisch…“ und dass „…unter Verwendung revolutionärer neuer Flugzeuge, die erst jetzt möglich werden."¹

Fünf Fakultäten der TUD, Einbindung DLR, elf Forschungsthemen, 33 Promotionen

Am 7. November 2023 hat die TU Dresden den Förderbescheid für die erste Förderperiode (04/2024 bis 03/2029) durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) erhalten. Wissenschaftler:innen aus fünf Fakultäten der TUD (Bauingenieurwesen, Elektrotechnik und Informationstechnik, Informatik, Umweltwissenschaften/Geowissenschaften und Verkehrswissenschaften) sowie das Institut für Flugsystemtechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) sind als Führungsteam an dem Graduiertenkolleg beteiligt und erlauben ein hohes Maß an interdisziplinärer Ausbildung und Forschung.

Insgesamt 33 Promotionen, verteilt auf elf vernetzte Forschungsthemen und über insgesamt neun Jahre (1. und 2. Förderperiode) sind dem Graduiertenkolleg angegliedert. Das Forschungskonsortium aus wissenschaftlichem Nachwuchs und etablierten Forschenden möchte in den kommenden Jahren eine wissenschaftliche Konzeption für ein hochautomatisiertes Advanced-Air-Mobilitätssystem der dritten Dimension erarbeiten – und das unter Berücksichtigung der technologischen, ökonomischen und sozialen Aspekte. „Dieser breite Forschungsansatz, als auch die interdisziplinäre Breite des Konsortiums ist in der Mobilitätsforschung nach unserer Kenntnis weltweit einzigartig, speziell auch in Bezug auf europäische Konsortialforschung“, so Prof. Hartmut Fricke, Sprecher des Graduiertenkollegs und Leiter der Professur für die Technologie und Logistik des Luftverkehrs an der TU Dresden.

Forschung im Spannungsfeld von Ökologie, Ökonomie, Technologie und soziologischem Sicherheitsbedürfnis

Ausgangspunkt für die Beantragung des neuen GRK waren laut Sprecher Hartmut Fricke die enormen technischen Entwicklungen der vergangenen Jahre im Bereich der Advanced Air Mobility: „Durch neuartige, vorrangig elektrische Antriebe und beachtliche Fortschritte in der Energiespeicherung (Elektrizität, Wasserstoff) sind die Bedingungen für eine effiziente AAM-Operationalisierung nun greifbar. Die vielschichtigen Rahmenbedingungen und Anforderungen an eine gesellschaftlich akzeptable AAM-Implementierung sind allerdings komplex und bedürfen noch umfänglicher transversaler Forschung im Spannungsfeld von Ökologie, Ökonomie, Technologie und soziologischem Sicherheitsbedürfnis. Das neue Graduiertenkolleg stellt sich dieser Herausforderung.“ Die gesellschaftliche Akzeptanz von Advanced-Air-Mobilitätssystemen werde in Zukunft davon abhängen, „wie gut deren Integration in eine hochsichere, intelligente luft- und bodenseitige physikalische und logische Struktur gelingt. Dies zu erreichen, wird nur durch die Bündelung der wissenschaftlichen Kompetenzen aus verschiedenen Fachgebieten möglich, die den gesamten Bereich von Technik, Material, Mikro- und Makrosimulation bis zum physischen Verkehrsexperiment umfassen“, heißt es in dem DFG-Antrag zum Graduiertenkolleg.

Nachwuchsausbildung im Bereich hochautomatisierte, vernetzte Mobilität mit internationaler Sichtbarkeit und regionale Vernetzung

Das neue GRK etabliert an der TU Dresden einen neuen, fächerübergreifenden Forschungsschwerpunkt entlang der Forschungsprofillinie der TUD „Energie, Mobilität und Umwelt“ mit strukturiertem Promotionsprogramm zur Ausbildung von Nachwuchswissenschaftler:innen im Bereich hochautomatisierte, vernetzte Mobilität mit internationaler Sichtbarkeit. Für letztere hat das Konsortium u. a. internationale Tutor:innen von renommierten Universitäten weltweit gewinnen können. Die hochrangigen Wissenschaftler:innen aus den USA, China, den Niederlanden, Belgien, Italien, Schweden und Österreich werden den Doktorand:innen beratend zur Seite stehen und auch bei der Organisation von Forschungsaufenthalten im Ausland unterstützen.

Ebenfalls in das neue GRK eingebunden wird die weltweit einmalige Forschungsinfrastruktur der TU Dresden rund um die automatisierte Mobilität. Das ab 2026 in Betrieb gehende Smart Mobility Lab (SML) in Schwarzkolm bei Hoyerswerda/Lausitz ermöglicht eine enge Verknüpfung von theoretischer sowie experimenteller Ausbildung und Bearbeitung von Promotionen. Auch vorhandene externe regionale Infrastruktur wird in das GRK integriert. Dazu gehört das Netzwerk 3D-Aero mit Sitz in Kamenz und bestehend aus rund 50 Unternehmen und Institutionen zur Bereitstellung eines ca. 150 × 50 km großen U-Space inkl. Start-/Landestellen-Replikaten.

„Aus der synergetischen Bündelung der Kompetenzen und dem Streben nach fachübergreifenden Lösungen entsteht mit dem neuen Graduiertenkolleg an der TU Dresden ein progressiver, interdisziplinärer Forschungsverbund, der sich einem international hochaktuellen Neudenken urbaner und regionaler Mobilität zuwendet“, umreißt GRK-Sprecher Prof. Hartmut Fricke die Bedeutung des GRK. „Die herausfordernden, aktuellen Themen in Kombination enger Zusammenarbeit der verschiedenen Fachgebiete werden synergetische Forschung fördern und international beachtete Promotionen und Publikationen des wissenschaftlichen Nachwuchses versprechen.“

Führungsteam des GRK

Ansprechpartner – Sprecher des Graduiertenkollegs an der TU Dresden

Prof. Hartmut Fricke
Professur für Technologie und Logistik des Luftverkehrs
Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ I TU Dresden
Tel.: +49 351 463-36739

¹NASA. Advanced Air Mobility Mission Overview. NASA. [Online] NASA, October 7, 2021. [Cited: January 5, 2022.] https://www.nasa.gov/aam/overview