Tests im Simulator

Forscher steuern Flugzeug nur mit Gedankenkraft

Allein durch gedachte Kommandos ein Flugzeug steuern: Was nach Science-Fiction klingt, könnte schon in einigen Jahren Realität sein, wie deutsche Forscher jetzt gezeigt haben. In einem Flugsimulator haben Versuchspersonen einen Flieger sicher zum Boden gebracht - und zwar mit überraschender Genauigkeit. Selbst eine Landung bei schlechter Sicht funktionierte.

Der Pilot trägt eine weiße EEG-Haube auf dem Kopf, die mit zahlreichen Kabeln verbunden ist. Er schaut konzentriert auf die Landebahn vor sich. Plötzlich bewegt sich der Steuerknüppel wie von Geisterhand, das Flugzeug fliegt eine Kurve und dann gerade auf die Landebahn zu. Immer wieder wird seine Position korrigiert, bis die Räder sanft auf den Boden aufkommen. Während des gesamten Landemanövers hat der Pilot weder Pedale noch Hebel bedient.

Hirngesteuertes Fliegen im Flugsimulator
Diese Szene stammt aus keinem Science-Fiction-Film, sondern beschreibt einen Versuch am Flugsimulator des Lehrstuhls für Flugsystemdynamik an der Technischen Universität München. Dort erforscht ein Team um Florian Holzapfel im Rahmen des von der EU geförderten Projekts "Brainflight", wie hirngesteuertes Fliegen funktionieren kann.

"Eine langfristige Vision des Projektes ist es, mehr Menschen den Zugang zum Fliegen zu eröffnen", erklärt Luft- und Raumfahrtingenieur Tim Fricke, der das Projekt leitet. "Durch die Hirnsteuerung könnte das Fliegen an sich einfacher werden. Dies würde die Arbeitsbelastung von Piloten verringern und damit die Sicherheit erhöhen. Die Piloten hätten außerdem mehr Bewegungsfreiheit, um andere manuelle Aufgaben im Cockpit zu übernehmen."

Präzision überrascht die Forscher
Ein erster Durchbruch ist den Wissenschaftlern nun gelungen: Sie konnten zeigen, dass hirngesteuertes Fliegen möglich ist - und zwar mit überraschender Präzision. Sieben Versuchspersonen nahmen an den Tests am Flugsimulator teil. Sie verfügten über unterschiedliche Vorkenntnisse, ein Teilnehmer hatte sogar noch gar keine praktische Erfahrung im Cockpit gemacht. Die Genauigkeit, mit der die Versuchspersonen allein durch gedachte Kommandos den Kurs halten konnten, hätte teilweise auch den Anforderungen einer Flugschein-Prüfung genügt. Auch der Landeanflug bei schlechter Sicht gelang einigen Probanden gut, ein Versuchspilot setzte sogar nur wenige Meter neben der Mittellinie auf.

Die Forscher beschäftigen sich nun vor allem mit der Frage, wie die Anforderungen an das Steuerungssystem und die Flugdynamik verändert werden müssen, um der neuen Steuerungsmethode gerecht zu werden. Denn normalerweise spürt der Pilot Widerstände bei der Steuerung und muss große Kraft aufwenden, wenn das Flugzeug zu sehr belastet wird. Dieses Feedback fällt beim hirngesteuertem Fliegen weg, weshalb die Wissenschaftler nach alternativen Wegen forschen, dem Piloten eine Rückmeldung zu geben, ob er zum Beispiel das Flugzeug zu stark beansprucht.

EEG-Signale werden in Befehle umgewandelt
Damit Mensch und Maschine kommunizieren können, werden die Gehirnströme der Piloten mithilfe von Elektroenzephalografie-Elektroden gemessen, die mit einer Haube verbunden sind. Ein Algorithmus, der an der TU Berlin entwickelt wurde, ermöglicht es dem Programm, die elektrischen Potentiale zu entschlüsseln und in einen Steuerungsbefehl umzuwandeln.

In der Hirn-Computer-Schnittstelle können nur ganz klar definierte elektrische Impulse des Gehirns erkannt werden, die zur Steuerung nötig sind. "Es handelt sich hier um reine Signalverarbeitung", betont Fricke. Es können also keine Gedanken "gelesen" werden.

Ihre Ergebnisse werden die Forscher unter anderem Ende September beim Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress vorstellen. Bis das System technisch ausgereift ist, würden aber noch Jahre oder Jahrzehnte vergehen, so Fricke.