Autonome Drohnen und Methansensoren unter Extrembedingungen: Skeyetechs Beitrag zum europäischen Forschungsprojekt MISO
Im Jahr 2025 setzte Azur Drones im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts und der Beobachtungsplattform MISO ein autonomes Drohnensystem Skeyetech ein, um die Überwachung von Treibhausgasen in einigen der am schwersten zugänglichen Umgebungen der Arktis zu unterstützen.
Diese wissenschaftliche Mission, an der wir teilnahmen, zeigt die wachsende Rolle autonomer Drohnen und fortschrittlicher Sensortechnologien bei der Untersuchung klimatischer Dynamiken – insbesondere in arktischen Regionen und Feuchtgebieten, in denen Methanemissionen durch auftauenden Permafrost eine große wissenschaftliche Herausforderung darstellen.
Die europäische MISO-Plattform
Das MISO-Projekt, koordiniert vom NILU, dem Norwegischen Institut für Luftforschung, ist Teil eines europäischen Forschungsprogramms, das darauf abzielt, das Verständnis von Umweltprozessen im Zusammenhang mit Treibhausgasen zu verbessern. Es nutzt die MISO-Beobachtungsplattform (Multi-scale In Situ Observation platform), die vom Horizon-Europe-Programm finanziert wird und zuverlässige, vergleichbare Daten aus Feldbeobachtungen bereitstellen soll.
MISO kombiniert mehrere komplementäre Ansätze – bodengestützte Sensoren, Fluxkammern, Gasanalysatoren und Luftplattformen – um die Methan-(CH₄)- und Kohlendioxid-(CO₂)-Flüsse besser zu charakterisieren. Diese in situ-Beobachtungen sind entscheidend, um die Interpretation von Satellitendaten zu stärken und großräumige Klimamodelle zu verbessern.
Skeyetech: Eine autonome Drohnenplattform für die wissenschaftliche Forschung
Azur Drones entwickelte das Skeyetech-System als autonome Drohnenstation, ursprünglich für kontinuierliche Überwachungsmissionen mit verschiedenen Sensoren, darunter Wärme- und optische Kameras, konzipiert.
Im Rahmen des NILU-Projekts passten wir die Lösung für den wissenschaftlichen Einsatz an, indem wir eine Methan-Gasdetektionsnutzlast integrierten und Kommunikationsmöglichkeiten für abgelegene Umgebungen bereitstellten.
Der Einsatz von Skeyetech im MISO-Projekt erforderte das volle Fachwissen von Azur Drones: Netzwerktechnik für LoRa-Kommunikation, Luftfahrtrecht für Einsätze in Finnland und Norwegen, Konstruktions- und Maschinenbau für die Sensorintegration sowie Projektmanagement-, Logistik- und Einsatzteams vor Ort.
Dieser multidisziplinäre Ansatz ermöglichte die Durchführung der Kampagne in abgelegenen und stark eingeschränkten Umgebungen, insbesondere in der Arktis.
Eine wissenschaftliche Mission unter Extrembedingungen
Die vom Projekt anvisierten Umgebungen – boreale Feuchtgebiete und arktische Regionen – stellen erhebliche Herausforderungen dar: Minustemperaturen, starke Winde, hohe Luftfeuchtigkeit, geografische Isolation und eingeschränkte Kommunikationsmöglichkeiten.
In Spitzbergen führte das Team beispielsweise Einsätze bei Temperaturen von bis zu –5 °C durch, mit gefühlten Temperaturen von etwa –15 °C.
Das Skeyetech-System wurde entwickelt, um zuverlässig zwischen –15 °C und +50 °C zu arbeiten, mit IP53-Schutz, der durch ein integriertes Klimatisierungssystem innerhalb der Station gewährleistet wird. Diese operationelle Robustheit war eine entscheidende Voraussetzung, um langfristige wissenschaftliche Kampagnen unter solchen Bedingungen zu unterstützen.
Eine Kampagne in drei Phasen
November 2024: Sensorintegration und erste Tests in Frankreich
Die erste Phase der Kampagne fand Ende 2024 auf dem Flugtestgelände in der Nähe von Bordeaux statt. In dieser Phase führten wir die ersten Feldtests des auf der Drohne montierten MISO-Beobachtungssystems unter realen Bedingungen durch, bevor Einsätze in Feucht- und Arktisgebieten erfolgten.
We equipped our Skeyetech drone with gas sensors based on NDIR (Non-Dispersive Infrared) technology, including two onboard devices: a sensor developed by NILU (LCS2) and a sensor provided by Senseair (LCS1). The tests confirmed the simultaneous operation of both sensors in both manual and autonomous flight modes.
Unsere Skeyetech-Drohne wurde mit gasbasierten NDIR-Sensoren ausgestattet, darunter zwei Geräte: ein vom NILU entwickelter Sensor (LCS2) und ein von Senseair bereitgestellter Sensor (LCS1). Die Tests bestätigten die gleichzeitige Funktion beider Sensoren im manuellen und autonomen Flugmodus.
Mithilfe einer künstlichen Methanquelle (CH₄) bewiesen die Tests die Fähigkeit der Sensoren, Methan effizient unter Flugbedingungen zu detektieren. Zudem validierten wir die Drohnen-Firmware für die Erfassung, Aufzeichnung und Echtzeitübertragung der Sensordaten.
September 2025: Tests in Feuchtgebieten in Finnland
Die zweite Phase fand auf dem forstwissenschaftlichen Forschungsstandort Hyytiälä in Finnland statt, einem bekannten Feuchtgebiet für Studien zu Waldökosystemen und Atmosphärenwissenschaften.
Über einen Monat hinweg nutzten Wissenschaftler das Skeyetech-System zur Messung von Methanemissionen unter natürlichen Bedingungen.
Die Kampagne ermöglichte den Vergleich der Drohnen- und Sensorsensordaten mit Referenzinstrumenten, den Test von Bodenkammern und die Erstellung vertikaler Profile von Treibhausgasen mithilfe der Drohne. Sie stellte einen wichtigen Schritt zur wissenschaftlichen Validierung des Systems vor dem arktischen Einsatz dar.
Oktober 2025: Arktischer Einsatz in Spitzbergen
Die dritte und letzte Phase der Kampagne fand in Spitzbergen statt. Sie stellte eine logistische Herausforderung für Azur Drones dar, einschließlich Transport, Installation und Inbetriebnahme einer über 400 kg schweren Skeyetech-Station in einer abgelegenen Region.
Diese Phase umfasste die operationelle Vorbereitung der Drohne, die Validierung von Flugverfahren in arktischer Umgebung (GPS-Kalibrierung, magnetische Störungen, Definition der Flugzonen) sowie die Einrichtung der Kommunikation.
Die wissenschaftlichen Flüge, die die europäischen Forschungsteams unterstützen, zielen darauf ab, Methan- und CO₂-Konzentrationen in Permafrost-gefährdeten Gebieten zu kartieren.
Schlüsseltechnologien: Gassensoren und LoRa-Kommunikation
Messung von Methan und Treibhausgasen
Das eingesetzte System nutzt den Methansensor-Prototyp K96 von Senseair, der Echtzeitmessungen der CH₄-Konzentration liefert. Diese Daten tragen zur Identifikation von Emissions-Hotspots bei und verbessern die räumliche Hochskalierung der Treibhausgasvariabilität.
Die Integration der Sensoren auf einer autonomen Drohnenplattform erweitert die räumliche Abdeckung der Messungen erheblich und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Konsistenz mit Bodendaten.
Energieeffiziente LoRa-Kommunikation in infrastrukturlosen Gebieten
Die Datenübertragung stellt in abgelegenen Umgebungen eine zentrale Herausforderung dar. Im MISO-Projekt implementierten wir eine End-to-End-LoRa-Kommunikationsarchitektur, bei der die Drohne als mobiler Relaispunkt zwischen entfernten statischen Sensoren und den Datenspeichersystemen fungiert.
Dieser energieeffiziente Ansatz eignet sich besonders für Langzeiteinsätze. Ergänzende Lösungen wie Wi-Fi für schnelle Datenübertragung und 4G als Backup-Kanal wurden getestet, um die Systemstabilität und Redundanz zu gewährleisten.
Azur Drones’ Beitrag zur Wissenschaft
Through this mission, Azur Drones contributed its expertise in autonomous platforms, sensor integration, and operational deployment in extreme conditions. Adapting Skeyetech for scientific use, managing Arctic logistics, and supporting research teams illustrate how autonomous drones can make a tangible contribution to environmental sciences.
Diese Zusammenarbeit folgt dem Drone-for-Good-Ansatz, bei dem Technologie dem Verständnis des Klimawandels und dem Schutz unseres Planeten dient.
Auf dem Weg zu einem robusteren Methan-In-situ-Observatorium
Im Jahr 2025 ermöglichte das MISO-Projekt Fortschritte bei der Überwachung von Treibhausgasen in situ und per Drohne, indem technologische Innovationen in praxisbewährte Lösungen umgesetzt wurden.
Die Kampagnen in gemäßigten, feuchten und arktischen Regionen legen die Grundlage für ein Methan-In-situ-Observatorium, das langfristig zuverlässige Daten liefert.
Durch die Kombination von Bodensensoren, autonomen Luftplattformen und energieeffizienter Kommunikation trugen NILU und Partner zu einem besseren Verständnis der Methanemissionen durch auftauenden Permafrost und der globalen Klimadynamik bei.
