HAPS 101: Stratosphärensatelliten – Eine Einführung für Entscheidungsträger

1. Was sind HAPS?

Höhenpseudosatelliten (HAPS) sind unbemannte Luftfahrzeuge oder Plattformen, die leichter als Luft sind und in der Stratosphäre operieren, typischerweise in einer Höhe zwischen 18 und 24 Kilometern über dem Meeresspiegel. Diese Höhe liegt über der des kommerziellen Flugverkehrs, aber unterhalb der von Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen.

Sie sind „Pseudosatelliten“, weil sie viele der gleichen Funktionen – Kommunikationsrelais, Erdbeobachtung, ständige Überwachung – bieten können, ohne die Atmosphäre zu verlassen. Im Gegensatz zu Satelliten können sie geborgen, gewartet und wieder eingesetzt werden.

Drei Hauptplattformtypen dominieren das Feld:

• Starrflügel-Solarflugzeuge (z. B. Airbus Zephyr, HAPSMobile Sunglider) – ultraleichte Konstruktionen mit Solaranlagen, die wochenlange Ausdauer ermöglichen.

• Aerostatische Ballons (z. B. aus dem Projekt Loon) – Helium- oder Wasserstoff-Auftrieb, nützlich für kurzfristige Einsätze oder Testmissionen.

• Luftschiffe (z. B. Thales Alenia Stratobus) – große, motorisierte Luftschiffe mit hohem Nutzlastpotenzial für Telekommunikations- oder ISR-Missionen.

2. Der einzigartige Höhenvorteil

Der Betrieb in der Stratosphäre bietet deutliche Vorteile :

• Dauerhafte Abdeckung – Ein einzelnes HAPS kann über Wochen oder Monate hinweg eine Sichtlinienabdeckung in einem Radius von 200–300 km gewährleisten.

• Geringe Latenz – Die Signalwege sind kürzer als bei Satelliten, was schnellere Reaktionszeiten für Telekommunikations- und Verteidigungsanwendungen bedeutet.

• Flexibilität – Im Gegensatz zu Satelliten, die an eine Umlaufbahn gebunden sind, kann HAPS neu positioniert werden, um auf Ereignisse zu reagieren – sei es ein Katastrophengebiet, ein großes Sportereignis, das zusätzliche Konnektivität erfordert, oder eine Militäroperation.

• Wiederherstellbarkeit – Plattformen können für Upgrades, Reparaturen oder Nutzlastwechsel landen, wodurch die Lebenszykluskosten gesenkt und die Anpassungsfähigkeit erhöht werden.

Für die Telekommunikationsbranche bedeutet dies die Möglichkeit, Versorgungslücken in ländlichen oder maritimen Regionen zu schließen , ohne dass die Kosten für eine dichte terrestrische Infrastruktur anfallen oder die Beschränkungen der LEO/MEO-Satellitenkapazität in Kauf genommen werden müssen.

3. Wichtige Anwendungsfälle für Industrie und Regierung

A. Telekommunikations- und Konnektivitäts- HAPS sind mittlerweile eine anerkannte Komponente nicht-terrestrischer Netzwerke (NTNs) gemäß den 5G- und kommenden 6G-Standards des 3GPP. Sie bieten folgende Vorteile:

• 4G/5G-Abdeckung in ländlichen Gebieten, wo Glasfaser oder Sendemasten nicht realisierbar sind.

• Breitband für die See- und Luftfahrt.

• Notfallkonnektivität nach Katastrophen.

B. Verteidigung und Sicherheit Für das Militär ist die dauerhafte Aufklärung, Überwachung und Erkundung (ISR) zu geringeren Kosten als Satelliten ein großer Vorteil. HAPS können wochenlang über interessanten Gebieten verweilen und elektrooptische, Infrarot- und Radarnutzlasten integrieren.

C. Umweltüberwachung Da HAPS hochentwickelte Sensoren tragen und an Ort und Stelle bleiben können, eignen sie sich ideal für die Verfolgung von Abholzung, Eisschmelze, Erntegesundheit und Umweltverschmutzung mit einer viel höheren Auflösung als Satelliten.

D. Katastrophenhilfe: Durch einen schnellen Einsatz nach Erdbeben, Hurrikanen oder Überschwemmungen kann die Kommunikation wiederhergestellt und den Einsatzkräften aktuelle Bilder zur Verfügung gestellt werden.

4. Aktuelle Branchenführer

• Airbus Zephyr – solarbetriebene, rekordverdächtige Dauerflüge, unterstützt durch Experimente des britischen Verteidigungsministeriums und der Royal Air Force.

• HAPSMobile Sunglider – SoftBank/AeroVironment-Projekt mit großer Flügelspannweite für Telekommunikationsmissionen mit hoher Nutzlast.

• Thales Alenia Stratobus – ein halbstarres Luftschiffkonzept mit Schwerpunkt auf Telekommunikations- und Überwachungsfunktionen.

Die HAPS Alliance – ein Branchenverband, dem SoftBank, Airbus, ehemalige Mitglieder von Loon und Telekommunikationsanbieter angehören – hat maßgeblich zur Standardisierung und zum politischen Engagement beigetragen.

5. Strategische Vorteile für Entscheidungsträger

Telekommunikationsbetreiber können HAPS in ihr RAN (Radio Access Network) integrieren, um Kunden ohne größere Bauarbeiten zu erreichen.

Regierungen können HAPS nutzen, um nationale Versorgungsziele schneller zu erreichen als mit terrestrischen Netzen. Dies ist ein wichtiger Punkt für Breitbandstrategien im ländlichen Raum und für Netto-Null-Initiativen (solarbetriebenes Fliegen = geringer CO2-Fußabdruck).

Verteidigungsbehörden erhalten risikoarme, dauerhafte ISR- und Kommunikationsweiterleitungen ohne die politischen Komplikationen eines Satellitenüberflugs.

Kommerzielle Unternehmen – von Bergbauunternehmen bis hin zu Betreibern von Offshore-Windparks – könnten HAPS-Kapazitäten zur Überwachung und Konnektivität mieten.

6. Die Risiken und Unbekannten

Keine neue Technologie ist ohne Herausforderungen:

• Technische Zuverlässigkeit – Die Effizienz der Solaranlage, die Batterieleistung bei -70 °C und die strukturelle Widerstandsfähigkeit gegenüber stratosphärischen Winden stellen weiterhin große technische Hürden dar.

• Regulatorische Unklarheiten – Der Luftraum oberhalb von FL600 ist eine Grauzone; die ICAO und die nationalen Regulierungsbehörden sind noch dabei, die Rahmenbedingungen zu gestalten.

• Sicherheit – Wie bei Satelliten ist eine Cyber-Härtung unerlässlich, um eine Entführung oder das Abfangen von Daten zu verhindern.

• Wirtschaftlichkeit – Das Geschäftsmodell ist in Nischen oder bei Deckungslücken mit hohem Wert am stärksten; die Skalierung auf Massenmarktdienste erfordert Kostensenkungen.

7. Warum jetzt?

Drei konvergierende Trends machen dies zum richtigen Zeitpunkt für HAPS, um an Dynamik zu gewinnen:

1. Die 5G/6G-NTN-Standards beinhalten ausdrücklich HAPS und beseitigen so die Unsicherheit bei der Integration in Telekommunikationsnetze.

2. Fortschritte in der Solar- und Batterietechnologie ermöglichen eine mehrwöchige Ausdauer ohne Auftanken während der Mission.

3. Geopolitische Faktoren – Konflikte, Klimaereignisse und globale Konnektivitätsversprechen – schaffen eine dringende Nachfrage nach schnell einsetzbaren Abdeckungs- und ISR-Plattformen.

8. Strategische Fragen für Vorstände und Führungskräfte

Wenn Sie CEO eines Telekommunikationsunternehmens, Leiter der Beschaffung von Verteidigungsgütern oder Infrastrukturinvestor sind, sollten Sie sich fragen:

• Wie könnte HAPS unsere terrestrischen und Satellitennetzwerke ergänzen?

• Welche regulatorischen Hürden müssen wir in unserem Rechtsraum überwinden?

• Wer in der HAPS-Lieferkette ist investitionswürdig und wo liegen die M&A-Chancen?

• Welche Vorteile bietet die Widerstandsfähigkeit gegenüber Satelliten allein?

• Wie können wir die Abhängigkeit von Plattformen in ausländischem Besitz verringern?