Kleines und leichtes Gasmesssystem f&#252;r unbemannte Starrfl&#252;gler-Forschungsflugzeuge
Authors: Mashni Hasan , Buechau Yann-Georg , Boventer Jakob , Schön Martin , Van-der-poel Serg , Savvakis Vasileios , Platis Andreas , Bange Jens 
Published: December 2021

&lt;p&gt;Die F&amp;#228;higkeit, CO2- und andere Gasemissionen zu reduzieren, um die globalen Emmisionsziele und Luftqualit&amp;#228;tsstandards einzuhalten, erfordert auch die r&amp;#228;umlich und zeitlich m&amp;#246;glichst hoch aufl&amp;#246;sende Messung der Gasquellen und -senken sowie die Gastransportmechanismen.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Satellitengest&amp;#252;tzte Fernerkundungen sind in der Regel r&amp;#228;umlich nur grob aufl&amp;#246;send, dies betrifft insbesondere bodennahe Vertikalprofile. Auch die Erfassung der zeitlichen Variabilit&amp;#228;t durch Satelliten ist limitiert, da eine gro&amp;#223;e Anzahl von Satelliten notwendig ist, um einen Tagesgang vollst&amp;#228;ndig zu erfassen. Je nach Sensorsystem k&amp;#246;nnen Satelliten nur Messungen w&amp;#228;hrend des Tages durchf&amp;#252;hren, da die Sensoren auf die R&amp;#252;ckstreuung der Infrarotstrahlung der Sonne angewiesen sind. Bodengest&amp;#252;tzte Gasfernerkundung wiederum ist station&amp;#228;r gebunden und auch in der r&amp;#228;umlichen Aufl&amp;#246;sung limitiert, wenn der Einfluss von turbulenten Prozessen und Transport untersucht werden soll.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Eine L&amp;#246;sung zur Schlie&amp;#223;ung dieser Datenl&amp;#252;cke k&amp;#246;nnen in-situ Messungen mittels unbemannter Flugssysteme (UAS) sein, auch um zus&amp;#228;tzlich zu station&amp;#228;ren Bodenmessungen Gasverteilung und Konzentrationen r&amp;#228;umlich aufgel&amp;#246;st in der unter Atmosph&amp;#228;re zu messen. Besonders der Einsatz von Starrfl&amp;#252;gler UAS erm&amp;#246;glicht - im Vergleich zu den heute vielfach verwendeten Multikopter UAS - l&amp;#228;ngere Flugzeiten und Reichweiten bei nur geringen St&amp;#246;rungen des Str&amp;#246;mungsfeld bzw. der gemessenen Gasvolumina.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Die vorliegende Studie pr&amp;#228;sentiert ein leichtes, kleines, kosteng&amp;#252;nstiges NDIR-CO2-Sensors-System f&amp;#252;r den universellen Einsatz an Bord von Starrfl&amp;#252;gel UAS. Der Gassensor ist in ein aerodynamisches Geh&amp;#228;use integriert, der sog. &quot;Egg-Pod&quot;, welches mittels additiver Fertigung (haupts&amp;#228;chlich in handels&amp;#252;blichen 3D Druckern) hergestellt wird. Das Geh&amp;#228;use ist so konzipiert, dass dessen Form als passive Pumpe und Gasmesskammer w&amp;#228;hrend des Fluges fungiert. Der kosteng&amp;#252;nstige Ansatz (von Sensor und Geh&amp;#228;use) l&amp;#228;sst sich vor allem durch seinen einfachen Aufbau auf andere mobile Plattformen &amp;#252;bertragen und ist f&amp;#252;r weitere Gassensorik skalierbar. Zur Charakterisierung unseres hier vorgestelltem Messsystems wurde der n&amp;#228;chtliche CO2-Schichtungseffekt vermessen. Der n&amp;#228;chtliche, bodennahe Aufbaueffekt von CO2 aufgrund der Bodenabk&amp;#252;hlung bei Strahlungswetterlagen und der dabei auftretende r&amp;#228;umliche Gradient wurde genutzt, um das Aufl&amp;#246;sungsverm&amp;#246;gen des Systems zu charakterisieren. Hierzu wurden Flugmessungen mit den CO2 Messungen auf dem Messturm des Meteorologischen Observatoriums Lindenberg - Richard A&amp;#223;mann-Observatorium (Deutscher Wetterdienst DWD) verglichen.&amp;#160;&lt;/p&gt;