Im Folgenden wird der Stand der Integration von UCAVs in den operativen Flugzeugträgerbetrieb und die absehbare Entwicklung in den Bereichen Operations Control/Flight Control, Maintenance Control, Crew Control und Mission Support dargelegt. Der Prozess der Integration von UCAVs ist schon so weit fortgeschritten, dass die Folgen und Auswirkungen konkret sichtbar bzw. benennbar sind.
Operations Control/Flight Control
Aktueller Stand.
Der Bereich Operations Control/Flight Control stellt wohl den wichtigsten Untersuchungsbereich in Bezug auf den Stand der Integration von UCAVs in den operativen Flugzeugträgerbetrieb dar. Da hier die Steuerung des Flugverkehrs am Boden und in der Luft koordiniert wird, handelt es sich um einen kritischen und sehr relevanten Aspekt der Thematik. Selbst wenn davon ausgegangen wird, dass in mittelfristiger Perspektive eine gewisse Anzahl von UCAVs auf einem Flugzeugträger im Einsatz sein werden, wird es sich weiterhin um einen Mischbetrieb aus bemannten und unbemannten Luftfahrzeugen handeln. Diese Tatsache erhöht die Komplexität enorm, da neben den technischen Herausforderungen auch die menschliche Komponente zu beachten ist.
Deshalb verwundert es nicht, dass laut der Abteilung Unmanned Aviation & Strike Weapons der USN (Engdahl 2013, S. 13–15) bezogen auf die erste Landung der X‑47B auf der USS George H. W. Bush am 10. Juli 2013 vor allem Aspekte im Kontext der Operations Control bzw. Flight Control angesprochen wurden. Diese wurden als „Critical Technology Elements“ in Bezug auf die „Flight Hardware in Operational Environment“ bezeichnet. Hierunter fallen „Precision Navigation Algorithms“, „Guidance, Navigation, and Control Software“, „Deck Handling and Control Software“, „Autonomous Bolter Logic“, „Autonomous Wave-off Logic“, „Airframe Aerodynamics and Structure“, „Flight Controls“ und „Air Data Sensors“ (Engdahl 2013, S. 14). Es konnten alle angestrebten Ziele des UCAS-Programms mit der Konzipierung der X‑47B erreicht werden: „Demonstrate Carrier Control Area (CCA) Operations“, „Demonstrate Launch Performance“, „Completed Arrested Landing Performance including Approach, Wave-Off and Bolter“, „Integrate Mission Control Segment (MCS) into Carrier“ und „Develop UCAS Interface with Carrier“ (Engdahl 2013, S. 3).
Für die Entwicklung der X‑47B wurden verschiedene Technologien genutzt und etabliert. Hierzu zählt u. a. ein „Precision GPS Navigation (PGPS)“-System. Hierbei handelt es sich um ein hochpräzises, militärisches GPS-System mit „ship-relative precision navigation algorithms“, welches vor allem die Rollbewegung des Schiffes ausgleichen soll und sich allgemein durch „High Accuracy, Integrity, [and] Continuity“ (Engdahl 2013, S. 10) auszeichnet. Ebenso konnte ein „Low Latency Datalink“ in Verbindung mit der „Tactical Targeting Network Technology (TTNT)“ (Engdahl 2013, S. 10) erreicht werden. Die Steuerung und Kontrolle der X‑47B erfolgt über ein „IP Based Interface“, welches eine „Distributed Control Capability“ der „Government Owned Interfaces“ durch die „Open Architecture Designs and Protocol“ (Engdahl 2013, S. 10) bietet. Vereinfacht ausgedrückt, ist hiermit die Möglichkeit gemeint, die X‑47B von verschiedenen Standorten weltweit in regierungseigenen und somit besonders gut geschützten bzw. gesicherten Netzen zu steuern. Diese IT-Architektur ist nicht statisch, sondern kann an verschiedenste Anforderungen angepasst werden.
Aus diesen technologischen Entwicklungen ergeben sich bestimmte neue Anwendungsgebiete: Die „Triple-Redundant Guidance, Navigation and Control supports unmanned integrity requirements“; das „Digitized Air Traffic Control Environment supports autonomous UCAS operations in CCA“; die Möglichkeit zur Durchführung von „Unmanned Flight Deck Operations“, von „Catapult Launch Procedures“ sowie von „Autonomous Precision Landing[s]“ (Engdahl 2013, S. 10) von X‑47B.
Absehbare Entwicklungen.
Mit der X‑47B ist es zum ersten Mal erfolgreich gelungen, ein UCAV in den operativen Flugzeugträgerbetrieb zu integrieren und zu beweisen, dass ein Mischbetrieb aus bemannten und unbemannten Fluggeräten an Bord eines Flugzeugträgers prinzipiell möglich ist. Hier liegt die eigentliche Herausforderung der Integrationsleistung von autonomen Systemen. Daher kann davon ausgegangen werden, dass im Bereich Operations Control/Flight Control in den nächsten Jahren die notwendigen infrastrukturellen Voraussetzungen und Verbesserungen auf allen Flugzeugträgern der USN geschaffen werden. Einen guten Indikator für diese Entwicklung stellt die Installation des ersten UAV Command Centers an Bord der USS Carl Vinson dar. Dieser Vorgang soll 2022 abgeschlossen sein (Gady 2016). Des Weiteren sind alle Flugzeugträger der neuen Ford-Flugzeugträgerklasse „designed to facilitate integration of unmanned systems, with a goal of launching all future aircraft projected in the inventory through 2050“ (USN 2014, S. 12).
Als mindestens genauso relevant wie die notwendige infrastrukturelle Hardware dürfte die softwareseitige Entwicklung in Bezug auf das Informationsmanagement und die Datenanalyse in diesem Bereich eingestuft werden. Der immer umfangreichere Einsatz von UCAVs und UAVs wird diese Datenmenge weiter ansteigen lassen. In Zukunft werden diese Datenmengen unmöglich manuell bearbeitet bzw. verwendet werden können:
[T]he large data set generated by sensors today offers the possibility of using analytics to shift through them and draw conclusions. However, this will only happen if managers design suitable architectures to extract the data post-flight, store it and make it available (Glynn 2015).
Maintenance Control
Aktueller Stand.
Maintenance Control stellt den diffusesten der Untersuchungsbereiche dar. Dies ist nicht weiter verwunderlich, da die Wartung und die Reparatur von UAVs einen sicherheitskritischen Bereich bilden, der die benutzte Hard- und Software unmittelbar betrifft. Dennoch wird diese Untersuchungseinheit oftmals marginalisiert oder schlichtweg vergessen. Es handelt sich um einen Bereich, der im Hintergrund abläuft und als Basis für alle weiteren Bereiche dient – denn das Funktionieren der Fluggeräte wird schlicht vorausgesetzt, ohne es weiter zu hinterfragen. Hierzu stellt das U.S. Department of Defense in seiner Unmanned Systems Integrated Roadmap (2013, S. 62) lediglich fest: „Reliability and maintainability are critical performance attributes for unmanned systems to accomplish their missions and to achieve required operational availability.“
Da es sich bei der Entwicklung der X‑47B eher um eine Machbarkeitsstudie zu Demonstrations- und Testzwecken handelt und diese nicht in nennenswerten Stückzahlen auf den verschiedenen Flugzeugträgern eingesetzt wird, ist nicht davon auszugehen, dass es in Bezug auf Maintenance Control zu gravierenden Änderungen momentan gängiger Abläufe und ProzesseFootnote 15 gekommen ist.
Absehbare Entwicklungen.
Da UAVs noch eine höhere Unfallrate aufweisen als bemannte Systeme (Hobbs und Herwitz 2006a, S. 1; Petritoli et al. 2018a, S. 1; Cole 2019, S. 5; Lu et al. 2019, S. 2; Petritoli et al. 2018b, S. 430), wird der Maintenance, Repair and Operations-Bereich (MRO) in Zukunft von größerer Relevanz sein – insbesondere im Hinblick auf Flugzeugträger, auf welchen Unfälle besonders drastische Konsequenzen nach sich ziehen können. Im Bereich von Unfällen mit UAVs der US-Army „[m]aintenance factors were involved in 2–17 % of the reported accidents“ (Hobbs und Herwitz 2006a, S. 2). Yi Lu et al. (2019, S. 16) stellen des Weiteren fest, dass bezüglich der Unfallursache von UAVs „the maintenance accident issues have risen to a comparable level as that of the flight crew errors.“ Es kann festgehalten werden, dass „system reliability may be emerging as a greater threat to UAVs than it currently is to conventional aircraft. This trend may serve to increase the criticality of maintenance“ (Hobbs und Herwitz 2006a, S. 2).Footnote 16
Folglich ist anzunehmen, dass die USN parallel zur technologischen Komponente bezüglich der Integration der MQ-25 ebenfalls die notwendigen personellen Voraussetzungen im MRO-Bereich schafft, um das UAV vollumfänglich im täglichen Flugzeugträgerbetrieb einsetzen zu können. Zwar bleibt festzuhalten, dass „in most cases, the skill and knowledge required for UAV maintenance is broadly similar to that required to maintain conventional aircraft“ (Hobbs und Herwitz 2006b, S. 22). Allerdings werden „AE 8361 Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Systems Organizational Maintenance Technician[s]“ (Hobbs und Herwitz 2006b, S. 20) – so die offizielle Bezeichnung der USN – sich in Zukunft wahrscheinlich noch weiter spezialisieren. Grundsätzlich wird im militärischen Bereich zwischen „basic operational maintenance and major repairs“ (Hobbs und Herrwitz 2006b, S. 23) unterschieden. Ersteres „includes servicing, fueling, daily inspections, simple preventative maintenance and replacement of line replaceable units (LRUs)“ (Hobbs und Herrwitz 2006b, S 23). Letzteres „include[s] complex structural repairs, complex overhauls and, diagnosis/resolution of complex faults“ (Hobbs und Herrwitz 2006b, S. 23). Auf einem Flugzeugträger müssen beide Bereiche abgedeckt werden, da ein Einsatz durchschnittlich sechs Monate dauert und die Möglichkeiten für die Versorgung mit Ersatzteilen dadurch eingeschränkt sind. Aus diesem Grund ist es notwendig, Spezialist*innen für die Wartung und Reparatur von UCAVs an Bord zu haben. Es ist erwartbar, dass diese über eine spezielle Ausbildung im Bereich Software und Übertragungstechnik verfügen werden. Im Grundsatz stellen Hobbs und Herwitz (2006a, S. 5) klar: „UAV maintenance requires attention not just to the aircraft, but to the entire system, including the ground control station, wireless communication links, sense-and-avoid instrumentation, and in some cases, specialized launch and recovery equipment.“
Crew Control
Aktueller Stand.
Ähnlich wie bei Maintenance Control ist wenig bis gar nichts über die Situation im X‑47B-Programm bezüglich Crew Control bekannt. Es ist unklar, wo genau sich das Kontroll- und Überwachungsteam befunden hat – allerdings ist davon auszugehen, dass es sich hierbei um ein redundantes System handelte, in dem Teams an Land und auf dem Flugzeugträger selbst im Notfall eingreifen können. Hierfür spricht, dass in der Präsentation von Jaime Engdahl (2013, S. 8) von einem „[t]ransfer of aircraft command and control from shore to shipboard mission operator“ die Rede ist. Da das Programm allerdings ohne nennenswerte (bekannte) Zwischenfälle abgeschlossen wurde, musste die Crew aufgrund des teilweise vollautonomen Agierens der X‑47B wahrscheinlich nicht eingreifen. Auch hier muss nochmals auf den besonderen Status der X‑47B hingewiesen werden: Zwar konnte bewiesen werden, dass ein UCAV auf und von einem Flugzeugträger eingesetzt werden kann, dies bedeutet jedoch nicht, dass schon etablierte Verfahren, Prozesse oder Abläufe entwickelt werden konnten. Deshalb ist es sehr wahrscheinlich, dass es sich bei der Crew, die die X‑47B überwachte und gegebenenfalls steuerte, um speziell geschulte Testpilot*innen, welche bereits Erfahrung in der Steuerung und Kontrolle von UAVs sammeln konnten, handelte.
Absehbare Entwicklungen.
Im Zusammenhang mit der geplanten Integration von UAVs wird häufig die Vermutung geäußert, dass es beim Einsatz von voll- und teilautonomen Systemen zu einem massiven Rückgang des zuständigen Personals kommen könnte, was jedoch keinesfalls die Regel ist. So ist beispielsweise der Betrieb der beiden UAVs MQ‑1 Predator oder MQ‑9 ReaperFootnote 17 enorm personalintensiv (Scharre 2018, S. 16): „Not only do they need maintenance crews, intelligence analysts, and sensor operators, each drone requires a human pilot flying it by remote control every second it’s in the air“ (Freedberg 2015). Allerdings ist dies in Bezug auf die MQ-25 nicht im selben Maße zu erwarten, da es sich um die neueste eingesetzte UAV-Technologie handeln wird und „[m]ore advanced drones […] require less constant hand-holding“ (Freedberg 2015). Trotzdem wird die USN in den nächsten Jahren einen Pool aus qualifizierten UAV-Operator*innen aufbauen müssen und es ist davon auszugehen, dass hierbei das Training und die Standards am Unmanned Aircraft System Commander’s Guide and Aircrew Training Manual der U.S. Army (2014) orientiert sein werden.
Da es sich um einen Mischbetrieb zwischen unbemannten und bemannten Systemen handeln wird, sind die erwartbaren VeränderungenFootnote 18 im Bereich Crew Control insgesamt gering. Einen wichtigen Bereich stellt allerdings der Aspekt des Trainings der Crew in Bezug auf den Umgang mit den eingesetzten UAVs und das Bilden von Vertrauen in das Funktionieren der UAVs im alltäglichen Betrieb dar. Denn die Integration
of unmanned aircraft requires a level of trust in autonomous systems that does not yet exist in naval aviation. Building trust will require technical improvements that increase the ‚trustworthiness‘ of UAVs, but it will also require naval aviation to establish organizations that enhance trust in UAVs with the goal of fully integrating them into the fight (Smith 2015).
Mission Support
Aktueller Stand.
Auch im Bereich Mission Support sind praktisch keine Erkenntnisse über das Vorgehen und die Abläufe bekannt. Zudem stellt sich die Frage, ob dieser Bereich in Bezug auf die X‑47B ebenso relevant ist wie im Kontext bemannter Flugaktivitäten. In der zivilen Luftfahrt ist der Bereich Mission Support dafür zuständig, alle missionsspezifischen Informationen während eines Fluges verfügbar zu machen. In Bezug auf die X‑47B kann Mission Support in diesem speziellen Fall keinen eindeutigen Mehrwert generieren, bzw. ist sogar als überflüssig zu erachten. Denn die Testflüge fanden in bestimmten Luftkorridoren in US-Küstennähe statt und die Steuerung und Luftraumüberwachung wird im Bereich Operations Control/ Flight Control geleistet. Da die relevanten Daten hier also schon gebündelt vorliegen, ist dieser Bereich bei UAVs nicht notwendig.
Absehbare Entwicklungen.
Die Beobachtung der eher untergeordneten Bedeutung von Mission Support beim Einsatz von UCAVs dürfte sich in Zukunft fortsetzen. Bei bemannten Flugzeugen jedoch müssen sich zahlreiche Abteilungen miteinander abstimmen und zusammenarbeiten, um die Flugzeuge adäquat und dem Einsatz angepasst zu steuern und sie mit allen benötigten Informationen zu versorgen. Die Abteilungen umfassen das Combat Information Center (CIC), also das „Gefechts- und Nervenzentrum des Schiffs“ (Clancy 2001, S. 187); das Tactical Flag Command Center, welches für die Gefechtsverbandsführung verantwortlich ist; das Joint Intelligence Center, also der „zentrale Filter für sämtliche Informationen, die auf dem Schiff, im Gefechtsverband und von den an Bord befindlichen Einheiten gebraucht werden“ (Clancy 2001, S. 189), mit Zugriff auf alle relevanten nachrichtendienstlichen Datenbanken; sowie das Ships Signals Exploitation Space, welches die Abteilung für alle geheimdienstlichen Informationen und elektronische Kriegsführung bzw. Feindaufklärung ist (Clancy 2001, S. 187–189). Da es sich auch in mittelfristiger Perspektive um einen Mischbetrieb handeln wird, ist trotzdem nicht davon auszugehen, dass der Bereich Mission Support an Relevanz verliert, zumindest beim Einsatz von bemannten Flugzeugen.
Bei unbemannten Systemen gestaltet sich die Lage anders. Ein UAV Command Center wird tief in die (digitalen) SchiffssystemeFootnote 19 verankert werden, weshalb sich die Rolle des Command Centers in Bezug auf Mission Support beim Einsatz der MQ-25 enorm verändern wird. Da alle relevanten Informationen für den Einsatz bereits verfügbar sein werden, wird kein Bedarf mehr für spezifische Kommunikation bezüglich der Einsatzrahmenbedingungen zwischen der UCAV-Crew und den befehlshabenden Stellen bestehen. Vielmehr ist von Folgendem auszugehen:
Full integration of UAV data into the combat management system and the operational integration of the UAV operator into the CIC (Combat Information Centre) turn the UAV into a ‘telescopic arm’ of the ship, extending its operational capabilities by providing real-time data from the theatre of operations beyond the range of its onboard sensors. (Naval Group 2014)
Das UCAV wird also vielmehr zu einem weiteren Datenlieferanten, um die Gefechtsfeldaufklärung weiter zu verbessern. Dies deckt sich zudem mit dem Ziel der battlespace awareness, also „the ability to understand the disposition and intension of potential adversaries as well as the characteristics and conditions of the operational environment“, welche in der U.S. Navy Information Dominance Roadmap, 2013-2028 (USN 2013, S. 15) dargelegt ist.
Analyse
Wie in den untersuchten Bereichen herausgearbeitet wurde, ist die Integration im speziellen Fall der X‑47B – basierend auf den öffentlichen zugänglichen Dokumenten – planmäßig und ohne größere Probleme gelungen. Die erfolgreiche Entwicklung der X‑47B hat bewiesen, dass es prinzipiell möglich ist, UCAVs in den operativen Flugzeugträgerbetrieb ohne größere Einschränkungen zu integrieren. Zwar handelt es sich hierbei nicht um einen Einsatz mit nennenswerten Stückzahlen im Normalbetrieb, allerdings konnten wertvolle Erfahrungen in Bezug auf die technische und operative Integration in das bestehende System Flugzeugträger und das damit verbundene operative Umfeld gesammelt werden. Die Erkenntnisse und Erfahrungen, welche mit dem X‑47B-Programm gewonnen wurden, sollen zeitnah flottenweit um- und eingesetzt werden, um die hard- und softwareseitige Infrastruktur, die Schiffsysteme sowie die Besatzung der Flugzeugträger auf die neue Realität UCAVs auf Flugzeugträgern in den 2020er Jahren vorzubereiten.
Die Integration von UCAVs in den operationalen Flugzeugträgerbetrieb ist nicht nur eine rein technische Angelegenheit, sondern umfasst auch andere Aspekte. Denn selbst bei optimaler Anpassung unbemannter Systeme an die auf einem Flugzeugträger gegebenen Vorgaben und Abläufe arbeiten auch auf langfristige Sicht immer noch Menschen mit diesen Systemen – vorausgesetzt, dass es beim heutigen Flugzeugträgerdesign bleibt. Wie wichtig die Mensch-Maschinen-Interaktion im festgelegten Rahmen und den Prozessen des Flugzeugträgers ist, wird in den Lessons Learned von Engdahl (2013, S. 14) deutlich: 2. Human factors are critical to success, not just technology […] 3. Do not impact CVN standard procedures […] 4. Specific man-machine interface is critical[.] 5. Focus on human verbal and gestural communication[.] 6. Understand how to convey machine ‘trust’ during high intensity CVN ops[.] 7. Digital environments and automation improve manned aircraft operations.