Es sind obskure Fluggeräte. In der neuen Verfilmung der Wüstenplanet-Saga Dune sind Helikopter zu sehen, die statt mit Rotorblättern mit schwingenden Flügeln durch die Luft surren. Diese Ornithopter sind allerdings keine Science-Fiction-Fantasie, sondern real – wenn auch nicht sonderlich erfolgreich.
Von Michael Förtsch
Es hat Jahre und viele gescheiterte Anläufe von großen Studios gebraucht. Aber nun ist es dem Arrival- und Blade-Runner-2049-Regisseur Denis Villeneuve geglückt, das Science-Fiction-Epos Dune auf die Leinwand zu bringen. Zumindest die erste Hälfte der epochalen Romanvorlage von Frank Herbert. In Dune geht es um eine triste Zukunft, in der verfeindete Adelshäuser um die Vorherrschaft auf einem Wüstenplaneten kämpfen. Denn nur dort lässt sich das Spice finden, eine Droge, die das Reisen durch die Weiten des Alls erlaubt. Religion, Kultur, Ökologie und viele weitere Themen und Komplexe finden sich in der Geschichte wieder, in der der junge und behütet aufgewachsene Paul Arteides zu einem messianischen Erlöser eines Wüstenvolkes aufsteigt. Doch die eigentlichen Stars sind für viele Dune-Fans ganze andere: die Ornithopter.
In der Welt von Dune ist vieles anders. Eine digitale Hochtechnologie gibt es nicht. Die Gründe dafür liegen weit zurück. Ein Krieg zwischen Menschen und Künstlichen Intelligenzen ließ den Verlauf der technologischen Entwicklung entgleisen – und denkende Computersysteme verbannen. Dadurch wirken selbst Raumschiffe geradezu archaisch. Und wo in anderen Zukunftsuniversen wie Star Trek und Star Wars die Menschen in Antigravitationsgleitern und Shuttles durch die Lüfte gleiten würden, rauschen sie hier mit sogenannten Ornithoptern umher. Die 'thopter , wie sie auch genannt werden, sind im Buch wie im Film ziemlich absonderliche Fluggeräte. Sie gleichen einem Hubschrauber. Nur, dass sie keinen Rotor besitzen. Stattdessen haben sie Flügel, die sich „heben und senken“ und sich so „in die Lüfte“ erheben, wie es in Dune: Der Wüstenplanet heißt.
Im Roman schwingen sich die 'thopter „wie ein Vogel“ unterstützt von Düsentriebwerken in die Höhe. In der Dune-Verfilmung von Denis Villeneuve hingegen flattern bei den Ornithoptern – je nach der Größe – ein bis vier Flügelpaare. Und zwar so schnell, dass sie einen Überschallknall erzeugen. Gleich einer Libelle surren sie dadurch umher. Genau diese Tiere, sagt Villeneuve in einem Interview mit IGN, hätten ihn inspiriert. Es sei ihm wichtig gewesen, dass sich „die Maschinen [die wir zeigen], den Regeln der Natur unterwerfen, der Gravitation und der Physik“. Dass sie sich „realistisch anfühlen“ und „der Wissenschaft näher [sind] als der Fantasy“. Tatsächlich sind Ornithopter kein Science-Fiction-Konzept. Es sind Fluggeräte, die Ingenieure und Erfinder seit Jahrzehnten verzweifeln lassen, aber durchaus machbar sind.
Frühe Versuche
Die Idee eines Schwingenflugzeugs lässt sich bis Eilmer von Malmesbury zurückverfolgen, einem englischen Benediktinermönch. Er soll, so lassen seine Aufzeichnungen aus dem 11. Jahrhundert nachverfolgen, davon überzeugt gewesen sein, dass sich ein Mensch mit flatternden Flügeln in die Luft heben kann. Allerdings brach er sich bei einem Flugversuch mit selbstgebauten Schwingen beide Beine. Auch Roger Bacon und natürlich Leonardo da Vinci grübelten darüber, wie der Mensch die Flugweise der Vögel nachahmen könnte. Aber es dauerte bis in die 1870er bis Tüftler wie Alphonse Pénaud, Abel Hureau de Villeneuve und Victor Tatin erste kleine Modelle mit flatternden Flügeln konstruieren konnten, die sich in der Luft hielten – dank Papier, Sprungfedern und Gummibändern.
Auch Otto Lilienthal, der Flugpionier, der Ende des 19. Jahrhunderts mit seinen Gleitflügen weltbekannt wurde, war von Flügelschlägen fasziniert. Er hoffte, mit beweglichen Schwingen mehr Strecke zurücklegen und länger über dem Boden bleiben zu können. Daher konstruierte er beispielsweise den sogenannten „kleinen Schlagflügelapparat“, den er 1894 mit Muskelkraft und später einem kleinen Kohlensäure-Motor erprobte – mit mäßigem Erfolg. 1896 stellte er ein größeres Exemplar fertig, das aber nicht mehr getestet werden konnte. Denn Lilienthal wurde am 9. August 1896 bei einem Gleitflug von einer Windböe erfasst, verlor die Kontrolle über seinen Flieger, stürzte ab und starb am Tag darauf.
Laut dem Luftfahrtforscher D. A. Reay war der deutsche Flugzeugkonstrukteur Alexander Lippisch einer der ersten, der „ernsthafte Forschung“ im Bereich der Ornithopter anstellte. Im Jahr 1929 baute er gemeinsam mit einem Ingenieur namens Brustmann einen rund zehn Meter breiten Schlagflügelflieger, der an einem Seil in die Luft gezogen wurde. Im Flieger saß der Sportler Hans Werner Krause, der mit Pedalen die Flügel zum Schwingen brachte und dadurch ganze 300 Meter zurücklegte. Zur gleichen Zeit wurde auch in der Sowjetunion an Ornithoptern gearbeitet. Der Flugzeugdesigner Boris Cheranovsky soll ab 1921 mehrere Ornithopter aus leichtem Holz und Tuch gefertigt haben. Eines der Exemplare soll 1937 mit einem Pedalantrieb bis zu 430 Meter geflogen sein.
Im Sommer 1942 gelang dann dem Erfinder Adalbert Schmid auf einer Schafweide bei München mit einem Ornitopher mit Muskelkraftantrieb ein 900 Meter weiter Flug. Eine enorme Strecke. Mit einem kleinen 3-PS-Motor an Bord absolvierte Schmid bis 1947 angeblich mehrere Flüge, die bis zu 15 Minuten gedauert haben sollen. „Es war ein problemloser Start, ein sanfter Flug […] und es gab eine weiche Landung“, zitiert das Canadian Aeronautics and Space Journal aus einem Magazin namens Weltluftfahrt, das mit Schmid über seinen Erstflug sprach. Aber die Fortschritte, die im Auftakt und während des Zweiten Kriegs bei traditionellen und düsengetriebenen Flugzeugen gemacht wurden, ließen die Ornithopter alsbald auf lange Zeit in Vergessenheit geraten.
Es wird bis heute geforscht
Eine Renaissance erlebte die Idee des Ornitophers zu Beginn des 21. Jahrhunderts – und zwar am Institute for Aerospace Studies an der University of Toronto. Der Luft- und Raumfahrtingenieur James DeLaurier, der bereits in den 1960ern an Modellfliegern mit Flügelschlagmechanik forschte, begann dort in den 1990ern mit der Entwicklung eines Ornitophers in Lebensgröße . Nicht weil er Flügelschlagflugzeuge für eine Alternative zu klassischen Flugzeugen hielt, sondern weil sie „den ältesten Traum der Menschheit verkörpern: zu fliegen, wie es die Vögel tun“.
Im Jahr 1995 stand das Design für das in seinen Grundzügen einem Leichtflugzeug wie einer Cessna nachempfundene Fluggerät: der UTIAS Ornithopter No.1 – Spitzname: Mr. Bill. Im Jahr 1999 hob er zum ersten Mal mit seinen von einem 18-PS-Motor erzeugten Flügelschlägen leicht vom Boden ab. Einen ersten Flug absolvierte der Ornitopher im Juli 2006 mit dem Piloten Jack Sanderson am Steuer. Unterstützt von einem kleinen Turbinentriebwerk schwang er sich in die Höhe und flog 300 Meter weit über das Bombardier-Flugfeld bei Toronto. Laut DeLaurier habe dieser Flug gezeigt, dass Schlagflügelflugzeuge nicht „ins Reich der Fantasie gehören, sondern Realität“ sind.
Dem UTIAS Ornithopter No.1 folgte nur vier Jahre später der UTIAS Snowbird, der vom Luftfahrtingenieur Todd Reichert an der University of Toronto geplant und entwickelt wurde – unterstützt von DeLaurier. Der nur 43 Kilogramm leichte, 32 Meter breite Flieger wurde aus Balsaholz und Fieberglas konstruiert und hob im August 2010 ab. Anders als sein Vorgänger war er vollkommen von Muskelkraft getrieben. Die Maschine legte mit schlagenden Flügeln 145 Meter zurück und das bei einer Geschwindigkeit von 25,6 Kilometern pro Stunde. Seitdem hat sich jedoch wenig getan – jedenfalls, was bemannte Ornithopter angeht.
Im Februar 2021 präsentierten russische Luftfahrtingenieure eine fast zwei Meter breite Drohne, die auf klassische Rotoren und Propeller verzichtet. Stattdessen imitiert das Fluggerät mit acht Flügeln die Flugweise einer Libelle und rauschte damit vergleichsweise sanft durch die Luft. Laut den Entwicklern seien Ornitopher eine Herausforderung für Ingenieure, da „hier kaum verlässliche Forschung existiert“. Aber sie wären machbar und könnten eine Zukunft haben – beispielsweise als Langstreckenlieferdrohnen. Mit der richtigen Konstruktion könnte ein Flügelschlagflieger tatsächlich gegenüber einer Starrflügel- und Rotordrohne deutlich energieeffizienter funktionieren und dadurch weitere Wege zurücklegen.
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Auch laut James DeLaurier gebe es trotz moderner Flugzeug- und Drohnentechnologie genug Gründe um weiterzuforschen. Einer davon: Weil es machbar ist und sich Nutzungsmöglichkeiten für Ornithopter ergeben könnten, die wir heute noch nicht kennen, eben weil nicht genug geforscht wird. Er hofft darauf, dass irgendwann Ornithopter wie im neuen Dune -Film machbar sind. „Mein Traumflügelschlagluftfahrzeug wäre eine Libelle“, sagte er bereits vor Jahren in einem Interview. „Sie sind einfach verblüffend. Sie können so präzise schweben und trotzdem unheimlich schnell fliegen.“
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