Module –
Bewegung im Luftraum, eine generative Einheit
In Zukunft liegt der Wert und Nutzen neuer Technologien nicht im einzelnen technischen Objekt, sondern in der Selbstorganisation technoider Systeme.
„Wo Materie ist, da ist Geometrie“. J. Kepler machte mit dieser Aussage deutlich, welche Prinzipien bei der Bildung von Strukturen in natürlichen, d.h. anorganischen und biologischen, sowie auch in künstlich geschaffenen Systemen zugrunde liegen.
Die Natur orientiert sich dabei am Aufbauprinzip einfacher geometrischer Figuren. Die Strategie ist einfach und zweckmäßig. Mit Hilfe simpler Bauprinzipien wird einerseits ein höchstes Maß an Stabilität erreicht. Andererseits erlaubt dieses Konzept optimal auf wechselnde Umgebungsbedingungen zu reagieren.
Diese Strukturbildung findet nicht nur im makrokosmischen Bereich, sondern auch im molekularen Bereich statt.
Genauer betrachtet findet man die Verhältnisse dieser Struktur in vielen weiteren Bereichen, z.B. als Grundprinzip der Mathematik, Computertechnik, Statik, Chemie, Nanotechnik und im Lauf der Planetenbahnen unseres Sonnensystems. Selbst die Intervalle der Musik gliedern sich in die Verhältnisse kubischer Strukturen. Die Struktur ist allgegenwärtig. Bricht man die Idee jedes räumlichen und flächigen Moduls in aller Konsequenz auf einen Nenner zurück, scheint das gleichseitige Dreieck als eine sinnvolle Einheit übrig zu bleiben. Erst durch drei Punkte entsteht eine Ebene.
In der Geschichte der Forschung und des Designs taucht dieses Prinzip immer wieder auf: Angefangen bei Platon, über Buckminsterfuller bis hin zu Frei Otto; die Begeisterung für Strukturen welche nicht linear auf quadratischer oder rechtwinkliger Basis aufbauen, sondern auf dem Dreieck mit seinen drei gleichen Seiten, begleitete viele Entwürfe und Vorstellungen von der Zukunft. So auch die Folgende:
Kleine Flugmodule schwirren aus verschiedener Richtung zusammen, formieren sich, verbinden sich, bilden eine Einheit, um eine bestimmte Aufgabe zu übernehmen. Ist diese ausgeführt, trennen sie sich, um sich neu zu formieren. Durch die Verbindung der Module könnten jegliche flächige Formen aber auch unbegrenzt räumliche Formen gebildet werden, welche der Anforderung und des Umfeldes angepasst sind.
Die Nutzung neu erforschter und zukünftiger Technologien, wie Schwarmintelligenz, Nanotechnik, Energietechnik, Robotik sowie höhere und neue Leistungen in der Computertechnik machen dies möglich.
Das gleichseitige Dreieck als kleinste Einheit erfüllt die Anforderungen. Seine Modularität erlaubt sowohl flächige als auch räumliche formschlüssige Ganzheiten, unabhängig von der Anzahl. Die Konstruktion ist auf Zug und Druck sehr belastbar.
Transportsystem:
Der Vorteil eines modularen Transportsystems ist die Möglichkeit der direkten Bestimmung der Anzahl an Einheiten, je nach Gewicht und Größe der Last und Strecke, die zurückgelegt werden soll.
Auch zur humanitären Hilfe kann man sich den Einsatz eines solchen Modulschwarms vorstellen, etwa bei der Suche von Lawinenopfern oder Verschütteten bei Erdbeben, zum Absuchen großer, zusammenhängender Gebiete, zur Beseitigung von Minen oder zur Erkundung unerforschter Gebiete auf der Erde oder eines anderen Planeten
Überdachung:
Gestaltet man das Material flexibel, sind räumlich überspannte Flächen denkbar. Vorstellbar ist ein selbsttragendes Dach, welches durch Hilfe der Antriebe und einer semipermeablen Membran die Klimatisierung des Raumes steuert.
Ölteppich-Einfangsystem:
Das Hauptproblem bei der Bekämpfung von Ölunfällen durch Tanker ist häufig die schlechte Wetterlage, die einen Einsatz von herkömmlichen Ölbarrieren oder Skimmerbooten unmöglich macht. Kleine Flugeinheiten, welche zum Einsatzort fliegen, sich im Wasser miteinander verbinden um den Ölteppich zu umschließen wären eine sinnvolle Anwendung.
Luftbrücke:
Den Anwendungen zufolge ist die Bewegung der Module nicht auf den Luftraum unserer Atmosphäre begrenzt. Vorstellbar sind diese Module ebenso in der Stratosphäre und im Weltall z.B. um in der Zukunft eine Luftbrücke zwischen Mars und Erde zu bilden. Der Vorteil von sich mit einander verbindenden Flugmodulen wäre enorm.
Das Modul in der Kombination:
Jegliche Anzahl an gleichseitigen Dreiecken bildet eine schlüssige Einheit.
Fügt man an die Kanten des Dreiecks umlaufende Fasen mit bestimmter Gradzahl, lassen sie sich unendlich räumlich kombinieren. Sinnvoll sind z.B. 30° und 90°.
Maßstab:
Den Maßstab bestimmt die Anwendung. Ein Dreieck lässt sich durch vier weitere Dreiecke teilen, aber auch multiplizieren.
Antriebe:
Die naheliegendste Möglichkeit, um diese Struktur im Luftraum zu bewegen, sind Propeller. Es sind aber auch verschiedene andere Antriebe vorstellbar. Geforscht wird zur Zeit an einem elektrostatischen Wellantrieb. Aber auch andere Antriebe wie Düsen, Turbinen, Ionenantriebe scheinen möglich zu sein.
Energie:
Unter heutigen Gesichtspunkten kämen kleine und leichte Stromerzeuger als sinnvolle Energielieferanten in Frage. Vorstellbar sind Solarzellen, Brennstoffzellen, und Akkumulatoren.
Verbindung:
Wie sind diese Module miteinander verbunden? Auch hier hilft die Struktur sich selbst. Dringt man in den Bereich der Nanotechnologie tiefer ein, stellt man fest, dass auch diese Strukturen auf demselben Prinzip aufbauen. (Beispiel: Fluggecko-Prinzip, Klettverschluss). Möglich wäre ebenso die Verbindung über Unterdruck und Elektro-Magnetismus herzustellen.
Steuerung:
Die Steuerung erfolgt sowohl autonom eines jeden einzelnen Flugobjektes aber auch über einen zentralen Rechner, welcher nach Verbindung der Objekte das gesamte Gebilde und dessen Aufgabe steuert. Die Steuerung der Einheiten im Schwarm, vor der Verbindung, werden durch Regeln des Schwarmsystems gesteuert.
Schwarmintelligenz:
In einem Schwarmsystem sind alle Individuen gleich. Ein Einzelnes ist, in Bezug auf den Einsatzzweck des Schwarms, relativ nutzlos. Eine große Zahl von Individuen macht das Gesamtsystem robust gegen externe Störungen oder den Ausfall einzelner Mitglieder. Zudem kann der Schwarm sein Verhalten der jeweiligen Aufgabe anpassen, was die Flexibilität des Gesamtsystems erhöht.
h_da HOCHSCHULE DARMSTADT
Prof. Justus Theinert
Vordiplom, Bewegung
SS 05
