Da die Abhängigkeit von der Satellitennavigation zunimmt, ist die Luftfahrtindustrie zunehmenden Risiken durch GPS-Interferenzen und Spoofing ausgesetzt. Ob durch feindliche Kräfte oder technische Störungen, Störungen bedrohen den kommerziellen und militärischen Flugverkehr. Ingenieure liefern sich einen Wettlauf um die Entwicklung widerstandsfähiger Alternativen, und vielversprechende neue Technologien bahnen sich ihren Weg aus dem Labor in die Luft.
Airbus hat sich mit SandboxAQ, einem auf künstliche Intelligenz und Quantensensorik spezialisierten Unternehmen aus dem Silicon Valley, zusammengetan, um Feldtests einer neuen Navigationsmethode durchzuführen. Der Schwerpunkt ihrer Zusammenarbeit liegt auf Quantensensorgeräten, insbesondere MagNav-Systemen. Das kompakte Instrument liest winzige magnetische Signale aus der Erdkruste und ermöglicht so die Positionsbestimmung eines Flugzeugs auch im Falle einer Satellitenstörung.
Das mit dem MagNav-System ausgestattete Testflugzeug „Flying Laboratory“ der Airbus-Tochter Acubed flog mehr als 150 Stunden auf dem amerikanischen Festland. Das Navigationssystem misst den einzigartigen magnetischen „Fingerabdruck“ unter jedem Geländeabschnitt und nutzt künstliche Intelligenz an Bord, um diese Signale mit detaillierten Magnetkarten zu validieren. Das Endergebnis: Positionierungsergebnisse, die die Fluggenauigkeitsstandards der Federal Aviation Administration (FAA) zuverlässig erfüllen und manchmal sogar übertreffen.
Jack Hidary, CEO von SandboxAQ, sagte dem Wall Street Journal, dass die Technologie vor einer breiten Einführung zwar zusätzliche Tests und Zertifizierungen erfordert, die ersten Ergebnisse jedoch ermutigend sind und einen Wendepunkt darstellen.
„Das Schwierigste ist, zu beweisen, dass die Technologie funktioniert“, bemerkte Hidari. „Nach unserem Kenntnisstand ist dies das erste neue absolute Navigationssystem seit 50 Jahren.“
Herkömmliches GPS basiert auf Signalen, die von umlaufenden Satelliten übertragen werden – ein System, das zwar robust, aber zunehmend anfällig für Störungen ist. Spoofing-Angriffe senden falsche Positionsdaten vom Boden aus, um Flugempfänger zu täuschen, während Jamming-Angriffe Signale übertönen und Navigationssysteme lahmlegen. Früher selten, ereignen sich diese Angriffe heute an Hotspots auf der ganzen Welt, beeinträchtigen Tausende von Flügen und stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Zivilluftfahrt dar.
Die Quantensensorik bietet einen grundlegend anderen Ansatz. Im Gegensatz zu GPS, das digitale, hackbare Daten überträgt, sind Quantenmagnetsensoren „im Wesentlichen unmanipuliert und fälschungssicher“. Alle Messungen werden im Inneren des Flugzeugs durchgeführt und die Daten stammen ausschließlich aus dem natürlich vorkommenden und unveränderlichen Magnetfeld der Erde.
Das System sendet Photonen von einem Laser aus, die auf Elektronen treffen, die die Photonen absorbieren und während der Entspannung wieder abgeben. Die durch diesen Prozess erzeugte Energiesignatur spiegelt die lokale Magnetfeldstärke wider – eine einzigartige Information für jeden Quadratmeter der Erdoberfläche. Die künstliche Intelligenz von MagNav interpretiert diese Signatur, gleicht sie mit einer Referenzkarte ab und wandelt die rohen Quantenmessungen in nutzbare Positionsdaten um.
In jüngsten Flugtests konnte MagNav die Positionierungsgenauigkeit konstant innerhalb von zwei Seemeilen halten. Noch beeindruckender ist, dass seine höhere Genauigkeit – in den meisten Fällen innerhalb von 550 Metern – konkurrierende Trägheitssysteme ohne Satellitenunterstützung im Allgemeinen übertrifft.
Das Potenzial der Quantensensorik geht weit über die Luftfahrt hinaus. Zusätzlich zur Gewährleistung der Sicherheit in der Navigation könnten Quantensensoren die Landesverteidigung unterstützen, indem sie versteckte Objekte wie U-Boote oder unterirdische Tunnel erkennen, und die medizinische Diagnostik verbessern, indem sie schwache magnetische Signale vom Herzen oder Gehirn erfassen, sagte Joe Depa, Global Chief Innovation Officer von EY. Darüber hinaus kann die Implementierung dieser Technologie nicht in einigen Jahren oder sogar Jahrzehnten abgeschlossen werden.
„Wir reden nicht über die Zukunft in 20 Jahren“, sagte Depa. „Wir reden jetzt darüber.“
