Bereits Kunde? Jetzt einloggen.
Lesezeit ca. 11 Min.

Perlan 2 76.000 ft über Patagonien


segelfliegen - epaper ⋅ Ausgabe 6/2018 vom 30.10.2018

„Ein Segelflugzeug bis auf 76.000 ft zu fliegen, ist wirklich eine surreale Erfahrung. Die Aussicht von so hoch oben ist unglaublich und Patagonien ist wirklich wunderschön. Man kann Pazifik und Atlantik gleichzeitig erkennen. Während des Steigflugs wird der Himmel immer dunkler, bis er schließlich tief dunkelblau und großartig erscheint. Eigentlich hatte ich gehofft, Sterne zu sehen, aber wir waren wohl noch nicht hoch genug. Beim nächsten Mal!“


Artikelbild für den Artikel "Perlan 2 76.000 ft über Patagonien" aus der Ausgabe 6/2018 von segelfliegen. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: segelfliegen, Ausgabe 6/2018

Die Aussage stammt von Tim Gardner, passionierter Segelflieger in Minden, NV und am 02. September Jim Paynes Copilot. Ein Jahr zuvor, fast auf den Tag genau am ...

Weiterlesen
epaper-Einzelheft 8,99€
Bereits gekauft?Anmelden & Lesen
Leseprobe: Abdruck mit freundlicher Genehmigung von segelfliegen. Alle Rechte vorbehalten.

Mehr aus dieser Ausgabe

Titelbild der Ausgabe 6/2018 von GASTKOMMENTAR. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
GASTKOMMENTAR
Titelbild der Ausgabe 6/2018 von Leserpost. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Leserpost
Titelbild der Ausgabe 6/2018 von Macht Wettbewerbe endlich sicherer!. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Macht Wettbewerbe endlich sicherer!
Titelbild der Ausgabe 6/2018 von Neue Wettervorhersage für den Segelflug. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Neue Wettervorhersage für den Segelflug
Titelbild der Ausgabe 6/2018 von Zum zweiten Mal WM-Gold. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Zum zweiten Mal WM-Gold
Titelbild der Ausgabe 6/2018 von Die Alpen-Tausender. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Die Alpen-Tausender
Vorheriger Artikel
Macht Wettbewerbe endlich sicherer!
aus dieser Ausgabe
Nächster Artikel Neue Wettervorhersage für den Segelflug
aus dieser Ausgabe

Die Aussage stammt von Tim Gardner, passionierter Segelflieger in Minden, NV und am 02. September Jim Paynes Copilot. Ein Jahr zuvor, fast auf den Tag genau am 03. September 2017, waren Jim Payne und Morgan Sandercock im Perlan-2-Segler bis auf 52.221 ft (15.917 m) gestiegen. Vor ein paar Tagen erst war diese Höhe endlich von der FAI als Weltrekord anerkannt worden. Inzwischen hatte Jim den Rekord zweimal getoppt, jetzt zum dritten Mal. Schon damals hatte er berichtet, dass die Welle in der Stratosphäre am Rekordtag so stark war, dass es sicher noch bis auf 70.000 ft gereicht hätte. Aber der Tagesplan sah für den 03. September 2017 keinen weiteren Steigflug vor.
Jim Payne ist kein rekordsüchtiger Draufgänger. Der ehemalige Testpilot der US Air Force berechnet alles, was er erfliegt. Euphorie hätte schnell gefährlich werden können. Schritt für Schritt und mit großer Disziplin geht er mit seinem Team an die Erkundung von Wellen in der Stratosphäre. Zum einen hat niemand Erfahrungen mit den wahren Eigenschaften des Flugzeugs in großen Höhen, zum anderen ist kaum ein Pilot eines Tragflächenflugzeugs jemals so hoch oben gewesen. Schon gar nicht mit einem reinen Segler. Perlan 2 hatte bis dato gerade mal 113 Stunden und 52 Starts im Logbuch.
Jeder Flug mit dem auf Höhen ab 50.000 ft optimierten Gleiter ist also ein Testflug. Dennoch erzählt mir Copilot Tim Gardner, dass er bei diesen Flügen durchgehend grinsen muss: „Kaum zu glauben, dass wir gerade in einem unmotorisierten Flugzeug ohne große Mühe so hoch klettern. Wir Segelflieger sind tatsächlich gesegnet. Wir können die Energie der Atmosphäre fühlen und sie für unsere Zwecke nutzbar machen.“

Blick aus dem vorderen Cockpit


Im F-Schlepp hinter dem Höhenaufklärer Egrett


Am 02. September 2018 war der Wellenaufwind im unteren Stockwerk, der Troposphäre, eigentlich eher schwach, aber die Stratosphäre boomte. Dies ist eines der Phänomene, die das Perlan-Projekt untersuchen und verstehen möchte. Während der ersten beiden Argentinien-Missionen hatte das Forschungsteam, welches nun schon im dritten Jahr mit ausschließlich ehrenamtlich tätigen Helfern zusammenarbeitet, entdeckt, dass es offensichtlich sehr schwierig ist, vom unteren in das obere Stockwerk der Erdatmosphäre durchzudringen. Bis zur Tropopause war Perlan 2 schon mehrfach gestiegen, aber dann wurden Aufwindzonen, die die Troposphäre mit der Stratosphäre verbinden würden, rar. Daher hatte man sich für die Mission 2018 nach einem Schleppflugzeug umgesehen, welches den Segler zuverlässig bis in große Höhen bringen könnte.

Mit dem Höhenaufklärer Egrett von Grob änderten sich die Ausgangsbedingungen entscheidend: Die Möglichkeiten, in der Stratosphäre Wellenaufwinde aufzuspüren, sind nun viel besser. Die von einer Propellerturbine angetriebene Egrett schleppt den 820 kg schweren „Offene Klasse“-Doppelsitzer mit ca. 24 m Spannweite in etwas mehr als 30 Minuten bis auf 30.000 ft (~300 m/min). Beim allerersten Schlepp entwickelte die „Rakete“ in 25.000 ft plötzlich und für die Segelflugpiloten überraschend einen Kondensstreifen. Pilot Payne bemerkte über Funk, es sei zwar seltsam, dass sein Schleppseil gerade in einem Kondensstreifen verschwinde, aber eigentlich müsse er nun nur noch dem weißen Streifen folgen.

Ein Flugtag in Patagonien fordert das gesamte 20-köpfige Team von morgens um fünf bis Mitternacht. An den übrigen Tagen gibt es tausende Dinge vor- und nachzubereiten, bevor Perlan 2 erneut abheben kann. Alle sieben bis zehn Tage gibt es einen oder auch zwei Tage frei.

Blick auf das hintere Instrumentenbrett. Die Anzeige rechts unten zeigt die Flattertestüberwachung. Auf dem I-Pad sieht manunter anderem die Direktübertragung der Garmin VIRB 360 Grad Kamera im Seitenleitwerk. Vorn links ist das sonnenabgewandte „Bullauge“ von innen zugefroren


Tim Gardner., Morgan Sandercock und Jim Payne (von links). Man sieht, wie die Bullaugen mit einer Isolierfolie verklebt sind. Sie wird kurz vor dem Start abgezogen und sorgt dafür, dass die Scheiben von innen nicht so schnell vereisen


Es klappt längst nicht alles wie am Schnürchen. Nach beinahe jedem Höhenflug ist das Hauptrad platt – an einer Lösung wird weiter gebastelt – und wenn etwas kaputt geht, wird die Neubeschaffung am Südzipfel des Kontinents zum Abenteuer: „Im vergangenen Jahr brauchten wir Ersatz für die Beschläge am Kuller. Kaufen? Schicken lassen? Verzollen? Unmöglich! Tago DePietro, unser argentinisches Crewmitglied und Helfer in allen Notlagen, brachte uns zu einem Handwerker, der über Nacht eine sehr haltbare Reparatur durchführte. Das Perlan Projekt ist der Traum eines jeden Ingenieurs. Eine kontinuierliche Serie von Problemen, die gelöst werden müssen, und wir sind ziemlich gut darin.“
Auch von einem Totalausfall der Stromversorgung auf dem Regionalflughafen ließen sich die Perlan-2-Explorer nicht bremsen. Wieder war es Tago, der einen Generator auftrieb und dafür sorgte, dass die Tagesaufgabe gestartet werden konnte.

Ein Screenshot der App zeigt die Ansicht der Piloten im Cockpit. Die Spur des Flugzeugs ist mit einem 50 mb Vertikalschnitt um 15.00 Uhr Lokalzeit am Rekordtag hinterlegt. Die blauen Punkte sind Wegpunkte.„Während wir stiegen, bewegte sich das Aufwindband weiter in Windrichtung, ganz entgegen der üblichen Bewegungsrichtung in der Troposphäre! In der 100 mb Druckhöhe lag der Aufwind mehr gegen den Wind. Daher sieht man auf dem Bild einen Teil des Flugwegs im blaugefärbten Bereich des Sinkens. SkySight war ziemlich genau, deren Vorhersage lag nurein paar Kilometer daneben.“


Der schwarze Punkt zeigt den Cursor auf dem Querschnitt. „Hier sieht man das Aufwindband, welches wir während des Rekordflugs erklommen haben. Man erkennt auch, wie die Welle sich mit zunehmender Höhe windwärts bewegt


All das klingt wie Peanuts im Vergleich mit den Herausforderungen, denen sich lange zuvor die Konstrukteure des Flugzeugs stellen mussten. Die Druckkabine von Perlan 2 wurde mit einem Sicherheitsfaktor gleich einer Raumkapsel gerechnet.
Die größte Aufmerksamkeit galt der Dichtigkeit, denn anders als bei einem Verkehrsflugzeug gibt es bei einem Segelflieger keine Möglichkeit, via Antriebseinheit Außenluft zu komprimieren und diese der Druckkabine zuzuführen. Bis 76.000 ft hat das Cockpit inzwischen seine Dichtigkeit bewiesen. Die Temperatur fiel bisher trotz mehr als eisiger -60 Grad nicht unter -20 Grad Celsius, auch dies dank perfekter Kabinenabdichtung.
Problematisch ist allerdings der Wassergehalt im Cockpit. Vor dem Start wird alles so trocken wie möglich gehalten, nur die Atemluft lässt sich natürlich nicht trocknen. Daher vereisen leider regelmäßig die der Sonne abgewandten vorderen „Bullaugen“.

Am 3. Rekordtag der 2018-Saison hatte es morgens noch geregnet. Die Piloten wurden quasi in Watte gepackt und über die noch nasse Piste von den Helfern an ihren Arbeitsplatz befördert. An dem Tag ließen sich Jim und Tim bis auf 44.600 ft (~13.600 m) schleppen, wohl der bis dahin höchste F-Schlepp aller Zeiten.
Ein Weltrekord in der Kategorie „Startüberhöhung“ lässt sich damit natürlich nicht erzielen, aber darum geht es auch gar nicht. „Weltrekorde sind ein schöner Beweis für den Fortschritt auf dem Weg zu einem Ziel, aber das eigentliche Ziel ist es, unser Wissen und unsere Kompetenzen zu erweitern…“, so erläutert der CEO des Hauptsponsors Airbus, Tom Enders, die Perlan-Mission.
Und dann war es schließlich doch eine Rekordhöhe, mit der Perlan nicht zuletzt die Existenz von Aufwindzonen in der Stratosphäre bewiesen hat. „Für ein Unternehmen wie Airbus, welches nicht nur Airliner, sondern auch unbemannte Vehikel wie zum Beispiel den Zephyr (ein von Solarzellen angetriebenes sehr leichtes Fluggerät) und den Mars Rover entwickelt, ist jeder Perlan-2-Flug eine Investition in die Zukunft.“

Weather Extremes Schnitt durch den Nord/Süd Polarjetstream in einem Profil, welches durch El Calafates Breitengrad geht


Weather Extremes Wellenquerschnitt. Auf dieser Grafik erkennt man, wie schwach die Welle in 8 km Höhe ist


Das Perlan Projekt ist mit Sicherheit ein großes Abenteuer für alle, die daran teilhaben. Für Jim Payne erfüllt sich ein Jugendtraum. Er hatte schon 1973 als Schüler im Englischunterricht einen Aufsatz über einen Flug mit einem Segler auf 50.000 ft mit einem Druckanzug geschrieben. Mit der Wellenfliegerei kam er erst viele Jahre später in Kontakt. In der F-16 führte er schließlich Tests in Höhen bis 50.000 ft durch, höher aber erlaubte es die US Air Force nicht ohne Druckanzug.
Man mag sich fragen, was neben der Abenteuerlust die Missionen beflügelt? Klar, ohne Wagemut gäbe es keinen Fortschritt. Perlan 2 hat eine ganze Reihe von Messinstrumenten an Bord, mit denen beispielsweise Temperatur, Feuchte, Ozongehalt, Radioaktivität und UV-Strahlung gemessen werden.

Ein weiteres Ziel des Perlan-Projekts ist es, jüngere Generationen zu inspi rieren. Bei jedem Flug sind kleine CubeSat-Experimenteinheiten an Bord, die von Schülern wie auch von anderen Institutionen entwickelt wurden und dort schließlich ausgewertet werden sollen. Perlans Projektmitglieder besuchen dazu über das gesamte Jahr Schulen und Bildungseinrichtungen und werben dort für Karrieren in Wissenschaft und Technik.
Last but not least lenkt Perlan natürlich weltweit die Aufmerksamkeit auf Luftfahrtthemen und insbesondere auf den motorlosen Segelflug.

Als Segelfliegerin, zumeist im unteren Stockwerk unterwegs, kommen mir natürlich noch eine Reihe von Fragen zu dem Flug in den Sinn. Tim Gardner, der als Copilot die diversen Kameras im Flugzeug managt, die Instrumente überwacht, die im vorderen Sitz nicht zur Verfügung stehen, und natürlich hin und wieder auch mit am Knüppel ist, steht mir als Interviewpartner zur Verfügung.

Tim, wie ist das mit dem Geschwindigkeitsbereich zwischen Strömungsabriss und Vne, welcher mit größerer Höhe immer enger wird, und den viel beschriebenen Flattertests:
Wir sind noch immer in der Erprobung und fliegen Perlan 2 nicht bis an die errechneten Grenzen. Am 02. September haben wir in 65.000 ft Flattertests bei 60 kts durchgeführt, in 70.000 ft mit 50 kts. Über 75.000 ft sind wir nicht mehr schneller als 50 kts geflogen.“ Angezeigte Geschwindigkeit natürlich. Die wahre betrug in dieser Höhe bereits etwa 250 kts, also etwa fünfmal so viel! In 90.000 ft, Perlans Dienstgipfelhöhe, reicht der errechnete Geschwindigkeitsbereich von 40 kts (Stallspeed) bis 54 kts (Vne). Aber so weit ist die Expedition bislang nicht fortgeschritten.
Die Flattereigenschaften werden mittels kleiner 100-g-Gewichte, die an der Nahtstelle zu den Wingtips eingesetzt und mit einem vorgewärmten Elektromotor vom Pilotensitz aus zum Schwingen angeregt werden, getestet. Zwei Testeinheiten prüfen bei 3-5 Hz Biege- und Torsionskräfte und melden diese dem Bordcomputer. Via Telemetrie werden die Daten von dort direkt an die Bodenstation „CapComm“ in El Calafate übermittelt, wo Airbus-Testingenieur Lars Bensch sich die Zahlen und Kurven ansieht und mit den berechneten Daten vergleicht.

Tim Gardner muss vor dem Einsteigen Stiefel trocknen


Auch in San Diego bei ATA Engineering, einem auf mechanische und strukturelle Fragen der Luftfahrt spezialisierten Ingenieurbüro, sitzen Beobachter am Bildschirm, die quasi in Echtzeit mitloggen können. Pilot und Bodencrews entscheiden so innerhalb weniger Minuten meistens gemeinsam, ob Perlan 2 die berechne ten Parameter erfüllt und somit größere Höhen erklimmen darf.

Bei all den Zahlen und Kurven, entwickelt man da überhaupt noch ein Gefühl für das Flugzeug?
Klar kann man kann das Flugzeug noch fühlen, aber wir fliegen immer nach den Zahlen. Alles entscheidend ist die Geschwindigkeit. Wie beim „normalen“ Wellenflug spürt man einen Aufwind eigentlich nicht, sondern man verlässt sich aufs Vario. Wir nutzen außerdem die Trackingfunktion im LX 9000. Perlan 2 fliegt ansonsten sehr stabil. Die Steuerung ist im Vergleich zu meiner ASW 27 sehr viel schwergängiger. Erst ab 50.000 ft wird der Doppelsitzer deutlich agiler. Dort oben ist seine Rollrate berechneschneller. Eigentlich wollten wir vor der Abreise noch einen Gierdämpfer einbauen, hatten aber keine Zeit mehr dazu. Nun geht es auch ohne, weil die durchaus auftretenden Taumelschwingungen sehr gemächlich und vom Piloten gut beherrschbar sind.“
Die Sicht aus dem Cockpit – insbesondere im hinteren Sitz – ist durch die vergleichsweise kleinen runden Fenster natürlich stark limitiert, aber man lernt damit umzugehen. Der Pilot im vorderen Sitz erklärt dazu: „Bei Start und Landung nimmt man sich einen Anhaltspunkt (Mittellinie der Piste oder Wingtip der Egrett) leicht rechts oder links der Kurslinie.

Habt ihr mit Turbulenz zu kämpfen?
Nein, denn El Calafate ist etwa 100 km vom Andenhauptkamm entfernt und damit weit genug weg von der Primärwelle, die den größten Rotor in etwa auf Gipfelhöhe erzeugt. Die Grob Egrett schleppt uns mit 300 m/min 20 bis 40 km in Richtung des Hauptkamms, dort sind wir dann schon deutlich über der turbulenten Zone. Hinter so einer kräftigen Maschine ist der Schlepp sowieso viel einfacher. Seildurchhänger? Fehlanzeige.

Der Himmel dort oben sieht auf Bildern fast schwarz aus?
Auf den Bildern wirkt er dunkler, als wir ihn gesehen haben, das hängt sicher mit dem Sichtfeld zusammen. Aber klar, der Himmel ist viel dunkler und man kann deutlich die Erdkrümmung erkennen.

Und was ist mit der Inversion an der Grenze von Troposphäre zu Stratosphäre, ist sie so sichtbar wie Inversionsschichten innerhalb der Troposphäre?
Nein, die Luft ist in Patagonien sehr sauber, dort gibt es offensichtlich kaum Staubpartikel. Was man aber deutlich erkennen kann ist, wie die Wolkenbildung unterhalb der Stratosphäre aufhört.

Warum ist es denn so schwierig, im Segelflug von der Troposphäre in die Stratosphärenwelle einzusteigen?
Normalerweise lässt der Wellenaufwind am oberen Rand der Troposphäre deutlich nach, dort aber ist die Stratosphärenwelle noch nicht kräftig genug, um in ihr ein paar tausend Fuß höher zu steigen. An einigen wenigen Tagen ist uns dies dennoch gelungen: Am Rande der Troposphäre sind wir mit dem Wind geradeaus geglitten und konnten so das untere Ende der Stratosphärenwelle erreichen. Meistens liegt dort oben allerdings eine dicke Schicht, deren Aufwind zu schwach ist, um uns darin steigen zu lassen. Man erkennt dies übrigens sehr deutlich in den Vorhersagemodellen.

Im Perlan-Blog habe ich gelesen, dass in den großen Höhen das Steigen stark zunehmen muss, damit Perlan 2 überhaupt noch steigen kann?
Ja, in der immer dünner werdenden Luft nimmt unsere wahre Geschwindigkeit immer weiter zu und damit wird das Eigensinken größer. Als Faustregel nehmen wir an, dass bis 20.000 ft das Eigensinken 2 kts beträgt, 3 kts bis 30.000 ft, 4 kts bis 40.000 ft usw. Die genauen Zahlen kennen wir noch nicht, da wir noch weiter Daten sammeln und auswerten müssen.
Um eine Welle in großer Höhe überhaupt vernünftig nutzen zu können, lohnt es sich, S-Kurven zu fliegen. Glücklicherweise sagen die Wettermodelle oft stratosphärische Wellen mit über 20 kts Steigen bis 90.000 ft und darüber hinaus vorher.

Apropos Wettervorhersage, woher bekommt ihr die überhaupt?
Wir lassen Wetterballone steigen und analysieren die Daten direkt vor Ort. Loris Glyner, der auch das virtuelle Cockpit eingerichtet hat, hilft uns bei der Analyse und dem Vergleich mit anderen Vorhersagemodellen.
Weather Extreme liefert uns Daten aus deren WRF-Modell, vertikale Geschwindigkeitsverläufe, Wellenquerschnitte und Daten aus dem polaren Jetstream.
Und dann ist da noch SkySight (Anm.d. Red.: siehe „Neue Wettervorhersagen für den Segelflug“, Seite 24 ). Matthew Scutter lässt exklusiv für Perlan in Patagonien ein spezielles Modell laufen. Es bildet die Gegend ab, in der wir fliegen, und reicht bis zur Druckhöhe von 25 mb. Während des Fluges ist die Position des Flugzeugs mit den vertikalen Geschwindigkeitsverläufen hinterlegt, und man kann dort den Flugweg verfolgen. Das hilft uns sehr. Damit ist SkySight mittlerweile das Programm der Wahl in CapComm.
Außerdem benutzen wir es zur Festlegung der Flugroute und des Schleppwegs. Die Cockpitcrew lädt sich vor dem Flug die Vorhersagedaten per App hoch und hat sie dann mit einer Karte hinterlegt auf dem Schirm. Im Flug werden von der Bodencrew Veränderungen durchgegeben und angesagt, wo genau sich die stärksten Aufwindzonen befinden.
In diesem Jahr haben wir mit Dan Gudgel und Walt Rogers zusätzlich zwei erfahrene pensionierte Meteorologen dabei. Sie kümmern sich um Wetterbriefings vor und nach den Flügen und überwachen die Entwicklung während der Mission.

Manch einer behauptet ja Segelfliegen habe Suchtpotenzial? Wie ist das mit Höhenflügen?
Es macht süchtig. Allerdings empfinde ich jede Art der Fliegerei als berauschend. Die Wellen- und Höhenfliegerei birgt natürlich ein besonderes Risiko, und das nehmen wir sehr ernst. Einar Enevoldson und Jim Payne haben eine Sicherheitskultur entwickelt, die sich unter anderem durch professionelle Vor- und Nachflugkontrollen auszeichnet. Checklisten, Testreihen, Testberichte, Projektdokumentation etc. Damit ist das gesamte Team laufend beschäftigt. Und auch diejenigen, die nicht selbst fliegen, haben eine große Leidenschaft für das, was sie hier beitragen können, entwickelt. Eine Perlan-Mission ist eine einmalige Gelegenheit.