„Phantom Twist“: Neue Drohne wirbelt sich fast unsichtbar
Evanston (USA) – Forschende der Northwestern University haben eine Drohne entwickelt, die sich nicht durch Tarnfarben oder transparente Materialien verbirgt, sondern eine Eigenheit der menschlichen Wahrnehmung ausnutzt. Das als „Phantom Twist“ bezeichnete Fluggerät rotiert während des Flugs mit derart hoher Geschwindigkeit um die eigene Achse, dass es für das menschliche Auge nur noch als schwacher, nahezu transparenter Schleier erscheint.
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Wie das Team um Michael Rubenstein, Emma Alexander und Sam Kriegman von der Northwestern University auf der Fachkonferenz „Robotics: Science and Systems 2026“ im australischen Sydney berichtete, könnte die Konstruktion künftig dabei helfen, Wildtiere zu beobachten oder Infrastruktur zu inspizieren, ohne dabei so stark visuell aufzufallen.
Unsichtbar durch Bewegungsunschärfe
Bislang konzentrierten sich die meisten Versuche, Drohnen möglichst unauffällig zu machen, auf Tarnfarben, transparente Werkstoffe oder aufwendige optische Verfahren zur Lichtablenkung. Das Team um Rubenstein verfolgte dagegen einen völlig anderen Ansatz:
Statt die äußere Erscheinung der Drohne zu verändern, entwickelten die Ingenieure das gesamte Fluggerät so, dass es die sogenannte Bewegungsunschärfe ausnutzt – denselben Effekt, durch den schnell rotierende Ventilatoren oder Propeller scheinbar verschwinden.
Die Drohne dreht sich dabei bis zu 25-mal pro Sekunde um ihre eigene Achse. Zwar wird sie dadurch nicht vollständig unsichtbar, ihre Konturen verschwimmen jedoch so stark, dass sie mit dem Hintergrund verschmilzt und lediglich als diffuser Schatten wahrgenommen wird.
„Die meisten Ansätze versuchen, Drohnen ihrer Umgebung optisch anzupassen“, erläutert Rubenstein. Sein Team habe stattdessen untersucht, ob sich eine Drohne so konstruieren lasse, dass sie die Art und Weise ausnutzt, wie Menschen Bewegungen wahrnehmen.
Unauffälliger für Menschen und Tiere
Nach Ansicht der Forschenden könnte eine derart schwer erkennbare Drohne zahlreiche praktische Vorteile bieten. Herkömmliche Fluggeräte beeinflussen häufig das Verhalten von Wildtieren oder auch von Menschen allein dadurch, dass sie bemerkt werden. Vögel verlassen beispielsweise ihre Nester oder Tiere ändern ihr natürliches Verhalten, sobald sie eine Drohne wahrnehmen.
Ein Fluggerät mit deutlich geringerer Sichtbarkeit könnte dagegen dieselben Aufgaben übernehmen – etwa die Beobachtung von Wildtieren, Umweltuntersuchungen oder die Kontrolle alternder Bauwerke –, ohne die Umgebung in gleichem Maße zu stören.
Ungewöhnliche Konstruktion
Die „Phantom Twist“ unterscheidet sich grundlegend von herkömmlichen Quadrokoptern. Während bei diesen lediglich die vier Propeller rotieren und der eigentliche Drohnenkörper unbeweglich bleibt, besitzt das neue Konzept nur einen Motor und einen Propeller.
Quelle: Northwestern University
Der Propeller dreht sich in eine Richtung, während sich der gesamte übrige Drohnenkörper gleichzeitig in entgegengesetzter Richtung dreht. Dadurch gibt es praktisch keine ruhenden Bauteile mehr, die das Auge als feste Form erkennen könnte. Damit diese ungewöhnliche Konstruktion dennoch stabil fliegen kann, entwickelten die Forschenden den Aufbau mithilfe umfangreicher Computersimulationen.
KI optimierte Tausende Entwürfe
Zunächst erzeugte ein Computermodell rund 20.000 unterschiedliche Drohnenkonfigurationen, die grundsätzlich flugfähig gewesen wären. Anschließend ordneten Algorithmen und Verfahren der Künstlichen Intelligenz die einzelnen Komponenten – darunter Motor, Propeller, Leiterplatte, Gegengewicht und Batterien – immer wieder neu an.
Vielversprechende Entwürfe wurden anschließend virtuell vor rund einhundert unterschiedlichen Hintergrundbildern getestet. Ein spezielles Wahrnehmungsmodell, das das menschliche Sehen nachbildet, bewertete anschließend, wie auffällig jede Konstruktion erschien.
Aus den 500 unauffälligsten Varianten optimierte die Software die Anordnung der Bauteile weiter, bis schließlich das endgültige Design entstand.
Zehnmal schwerer wahrnehmbar als ein Quadrokopter
Das fertige Fluggerät verteilt seine wenigen undurchsichtigen Bauteile auf unterschiedliche Höhen und Winkel. Dadurch überlagern sich diese während der Rotation möglichst wenig. Statt einer klar erkennbaren Form entsteht lediglich eine halbtransparente Wolke aus Bewegungsunschärfe. Nach dem entwickelten Sichtbarkeitsmodell ist die „Phantom Twist“ etwa zehnmal schwerer wahrnehmbar als ein herkömmlicher Quadrokopter.
Dennoch besitzt die Konstruktion noch einige Einschränkungen. So erzeugt der Propeller weiterhin hörbare Geräusche, und auch Kabel sowie Tragstrukturen bleiben teilweise sichtbar.
Zukünftige Versionen sollen deshalb mit noch transparenteren Materialien sowie leiseren Antriebssystemen entwickelt werden. Ziel ist es, die Drohne sowohl optisch als auch akustisch noch unauffälliger zu machen und den Effekt der „Unsichtbarkeit“ weiter zu verstärken.
Recherchequelle: Northwestern University
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