Die Zukunft der Drohnen-Kriegsführung

Betrachtet man technische Entwicklungen, fällt auf, dass Innovation durch Verknüpfung verschiedener Technologien und Verfahren entsteht, orientiert an der Lösung von Herausforderungen. Umberto Ecco hat einmal das Bild von Zwergen auf den Schultern von Riesen benutzt, auch in Bezug auf Fortschritt, aber in einem etwas anderen Gesamtzusammenhang. Das Bild passt allerdings auch auf die Evolution in der Kriegsführung mit Drohnen. Deren aktuell verstärkte Nutzung basiert auf technischen Vorarbeiten faktisch auf den Schultern von Riesen. Auf welche technischen Entwicklungen können wir uns einstellen und wie werden diese das Schlachtfeld verändern.

Eines der Hauptziele von Streitkräften ist es, sich schnell und effektiv auf einen Gegner einstellen zu können. Sieht man sich allerdings Streitkräfte im Friedenszustand an, sieht man oft Behäbigkeit. Die Zielsetzung, die Möglichkeiten von Drohnen beispielsweise in der Bundeswehr schnell zu adaptieren, trifft auf Strukturen, die im Gegensatz zu grundsätzlichen militärischen Anforderungen nicht anpassungsfähig, langsam und schwer reformierbar sind. Gute Streitkräfte müssen innovativ und agil wie “Start-ups”, oder im Sinne einer Organisation, die das Prinzip der Auftragstaktik lebt, agieren können, denn Schnelligkeit ist Trumpf. Jahrzehntelange Beschaffungsverfahren zeigen eindrucksvoll auf, dass sich faktisch inzestuöse Strukturen, bestehend aus politischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Faktoren, gebildet haben, die sehr weit entfernt von jeglichem militärischen Nutzen sind. Wenn etwas zu komplex ist, fragil und teuer im Vergleich zum Nutzen im Gefecht, ist es faktisch wertlos. Auch die Produktion und der Nachschub müssen hier berücksichtigt werden, denn seit langem ist die industrielle Produktion und nicht mehr der Manufakturbetrieb essenziell für die Kriegsführung.

In meinem vorherigen Beitrag zu Drohnen bin ich auf die verschiedenen evolutionären Entwicklungsstufen eingegangen, welche die Grundlagen für die intensive Drohnenkriegsführung in der Ukraine gelegt haben. Sowohl angepasste, in Dual Use genutzte Drohnen aus dem Privathandel als auch Drohnen–Entwicklungen aus der Makerbewegung mit Hackerspaces, Makerspaces und FabLabs sowie die militärischen bzw. Dual Use Produktionen bilden ein extrem innovatives Ökosystem, das unter Kriegsbedingungen noch zusätzliche Innovationskraft entfaltet.

Vorteile und Nachteile von Drohnen im Allgemeinen

Der grundsätzliche Vorteil von Drohnen ist es, dass man sie aus der Entfernung steuern kann. Beim Drohnenbau muss man keinen Komfort für Piloten planen, da diese ja nicht physisch in die Drohne passen und versorgt werden müssen. Die Systeme sind also durchhaltefähiger und hier nicht an menschliche Grenzen gebunden und man schützt das eigene Personal. Man kann somit die Lücke zwischen einem Objekt von der Größe eines Flugzeugs, Fahrzeugs oder eines Schiffs und Objekten von der Größe eines Insekts mit Drohnen verschiedener Größen und Aufgaben schließen. Damit ist man in der Lage, vollkommen neue Einsatzdimensionen zu nutzen.

Erkenntnisse aus dem Krieg in der Ukraine

Der Durchbruch im Einsatz von Drohnen in der Ukraine liegt vor allem in der Usability, der einfachen Handhabung, und der Verfügbarkeit begründet. Die Erkenntnis, dass jetzt quasi jeder Drohnen im Feld steuern kann und dass es kein großes Lagezentrum braucht, um seine eigene Miniluftwaffe, Marine oder ferngesteuerte landgestützte Systeme zu steuern, ermöglicht ganz neue Taktiken auf dem Gefechtsfeld.

Bezüglich UAVs (‘unmanned aerial vehicels’), also Drohnen in der Luft, gibt es folgende Erkenntnisse:

Der nahe Luftraum wird zum Gefechtsfeld, auch Einheiten in Zugstärke haben ihre eigene Luftwaffe und Aufklärungsmöglichkeiten aus der Luft. Damit lässt sich die Kampfkraft immens steigern. Klassische Flugabwehrsysteme sind vor allem auf klassische Bedrohungen durch Flugzeuge und Raketensysteme ausgelegt. Sowohl diese “Luftkrieg” Systeme als auch Flugabwehrsysteme sind meist sehr teuer. Auf Drohnen kleinerer Formate ist man nicht ausgelegt, diese werden aber in der Ukraine in einem extremen Ausmaß verwendet. Asymmetrische Kriegsführung wird auch in der Luft möglich, denn Panzer und gepanzerte Fahrzeuge lassen sich auch mit wenig Aufwand ausschalten, wenn man eine Drohne und Sprengmittel zur Hand hat. Flugabwehr wird also noch mehr als bisher zur allgemeinen Aufgabe aller Soldaten. Kostengünstige Flugabwehrsysteme wie der Gepard mit einer effektiven Reichweite von bis zu 5.000 m sind deshalb sehr wichtig und effektiv. Aktuell werden auch noch günstige Laserabwehrmethoden getestet, denn auch die Kosten der Wirkmittel sind ein wichtiger Faktor.

Eloka, also elektronische Kampfführung, ist ein absolutes Muss, denn die Kommunikationsverbindung zwischen Operator und Drohne ist eine Schwachstelle von Drohnen, die ausgenutzt wird. Zudem wird durch den Masseneinsatz von Drohnen das Schlachtfeld gläsern, Truppenkonzentrationen lassen sich leicht aufklären und im Verbund mit Drohnen und Artillerie bekämpfen. Um im Drohnenrüstungswettlauf mithalten zu können, ist Modularität der Systeme wichtig, um diese schnell und effektiv anpassen zu können. Denn Schnelligkeit und die Fähigkeit, schnell neue Entwicklungen in den Einsatz zu bringen und diese einfach produzieren zu können, ist seit Jahrtausenden entscheidend für militärischen Erfolg. Lange Beschaffungs-, Entscheidungs– und Produktionszyklen sind ein absolutes No Go für jedes Militär.

Seekriegsführung:

Auch ohne Marine kann man einen Gegner, der eine eigene Marine zur Verfügung hat, in die Knie zwingen. Die Ukraine zum Beispiel hat faktisch keine Flotte, Russland dagegen seine berühmte Schwarzmeerflotte, die es sowohl zum Beschuss von Landzielen als auch zur Blockade des ukrainischen Exports einsetzte. Aktuell versucht Russland diese sehr teuren, aber auch sehr angreifbaren Schiffe in Häfen oder gesicherten Buchten zu verstecken, und der Seehandel der Ukraine ist nicht mehr bedroht. Diesen großen Erfolg erzielte die Ukraine allein durch den Guerillaansatz des Kampfes mit verbunden Waffen zur See, indem sie AUV/UUVs (Unterwasserdrohnen) ASV/USVs (Überwasserdrohnen) in Kombination mit Marineinfanterie auf Kampfbooten oder Jetskis sowie Luftunterstützung durch Drohnen, Hubschrauber, Flugzeuge und Marschflugkörpern einsetzte. Diese Revolution in der Seekriegsführung sieht man auch im Roten Meer, wo die Hutis den Seehandel faktisch zum Erliegen gebracht hatten. Auch die Neuausrichtung der US Marines versucht die neuen Möglichkeiten zu nutzen.

Einsatz bodengestützter Systeme:

Die Nutzung von unbemannten Drohnen–Systemen am Boden wird noch am Wenigsten genutzt, denn die Bedingungen des Geländes an sich sind herausfordernder, als in Luft und Wasser. Viele Hindernisse, unübersichtliches Geländestrukturen usw. führen dazu, dass die Fähigkeiten dieser Systemen noch wesentlich gesteigert werden müssen.

Natürlich gibt es Anwendungen zur Minenräumung, zum Kampf oder Transport, die Zusatznutzen bringen. Kleinere geländegängige, mit Geschützen ausgestattete Fahrzeuge wurden auch im Kampf eingesetzt. Hier fehlt aus meiner Sicht noch ein wenig die Usabilitity und der ultimative Mehrwert der “Killerapplikation” gegenüber oder im Zusammenspiel mit Infantrie und bemannten Fahrzeugen, was sich allerdings in Kürze ändern dürfte.

Zusammenfassend lässt sich hier an dieser Stelle auch feststellen, dass eine Spezialisierung von Drohnen einsetzt, vergleichbar mit den Entwicklungen in der militärischen Luftfahrt. Neben Loitering Ammunition Systemen oder Bomberdrohnen werden gleichzeitig auch spezialisierte Drohnen zur Drohnenabwehr entwickelt.

Strategische Innovation

Die Rüstungsindustrie muss schneller und agiler werden, Innovationen müssen schnell umgesetzt und Möglichkeiten geschaffen werden, um schnell Upgrades effizient umsetzen zu können, was natürlich immer eine Herausforderung ist. Bei Technologiesprüngen und schnellen Veränderungen wird es künftig vor allem auch im militärischen Bereich notwendig sein, mehr als bisher in Richtung Modularität zu denken. Die aktuelle Entwicklung zeigt, dass die technische Leistungsfähigkeit ziviler Produkte, die auch militärisch eingesetzt werden, sehr hoch ist. Natürlich sind zivile Drohnen nicht auf Sicherheitsaspekte ausgerichtet, gehärtete und gesicherte Systeme im zivilen Umfeld auch nicht. Hintergrund sind hier auch die langen Entwicklungs– und Nutzungszyklen, die sich in Jahrzehnten bewegen. Das kann man sehen, wenn man sich noch im Einsatz befindliche militärische Systeme ansieht. So sind bei Software und Chiptechnologie noch Systeme aus den 80–ger Jahren im Einsatz. Ob es Datenträger, Disketten, VHS Kassetten oder Windows 3.11 sind: Es ist faktisch alles dabei und wird auch noch genutzt. Natürlich ist das auch bei Großgerät in Kleinserie im zivilen Bereich so. Hier ist es sinnvoll, Frameworks zu schaffen, die modular schnell auf den neuesten Stand gesetzt werden können. Gehen wir unseren Ausblick in die Zukunft einfach nach einem modularen Ansatz der Systeme vor und betrachten auch die Produktion, die essenziell ist für jeden Krieg. Eine Erkenntnis, die nach zwei Jahren auch in der deutschen Politik angekommen ist. Schauen wir uns nun die folgenden Bereiche an.

– Sensorik:

Sowohl für die Steuerung als auch für Aufklärung ist es notwendig, dass unbemannte Systeme die Umgebung erfassen können. Dabei muss man das ganze Frequenzspektrum und weitere technische Möglichkeiten berücksichtigen. Auch künftig werden neben optischen Sensoren immer mehr zusätzliche Sensoren integriert, um mit den Systemen ein immer exakteres Bild der Umgebung des gesamten Spektrums Infrarot, Lidar, Radar sowie akustische Sensoren passiver und aktiver Art zu bekommen. Die Innovation liegt neben der Miniaturisierung in der Verknüpfung und Datenaufbereitung sowohl für das Drohnensystem selbst, als auch zur Information für Anwender. Durch verschiedene unterschiedliche Sensoren können auch Ausfälle von einzelnen Sensoren kompensiert werden und das System bleibt weiterhin einsatzbereit. Das Schlachtfeld wird immer gläserner und alle Herausforderungen für die Drohne und Soldaten werden schon früh erkennbar.

– Software & “KI” :

Datenverarbeitung, Auswertung und Analyse der gesammelten Sensordaten sind sowohl entscheidend für die Steuerung als auch für das Lagebild für die vernetzte Gefechtsführung. Qualitative Daten und die Verarbeitung von Sensordaten bilden auch die Grundlage für “KI” Anwendungen. Je besser die Datenqualität, desto besser die “KI”. Diese Anwendungen sind derzeit in eine Hype-Phase eingetreten, aber auch hier muss man auf dem Boden bleiben, die ethischen Implikationen möchte ich in diesem Beitrag auch nicht weiter behandeln. An dieser Stelle ist es vielleicht wichtig, noch mal die Grundlagen von KI Anwendungen darzustellen. Neben der entsprechenden Datenmenge, die möglichst groß und gleichzeitig hochqualitativ sein muss, ist es wichtig, sich mit den Möglichkeiten und Grenzen von “KI” Anwendungen vertraut zu machen. Das System lernt sozusagen mithilfe der Datengrundlage. Dabei werden statistische Verfahren und beispielsweise neuronale Netze in Kombination mit Entscheidungsbaumstrukturen eingesetzt, und Entscheidungen des Systems immer wieder optimiert – das System lernt, mit seiner Umgebung zu interagieren. Natürlich macht so ein System auch Fehler, die auch tödlich ausgehen können. Denn wenn wir uns statistische Verfahren ansehen, kann es auch passieren, und das kennen wir von Wahl– oder Wetterprognosen, dass Entscheidungen und (statistische) Vorhersagen auf Basis von Daten der Vergangenheit nicht immer zuverlässig sind. Oder nehmen wir ein Lottospiel, wo die Wahrscheinlichkeit auf einen Lottogewinn zwar niedrig, aber vorhanden ist. Wenn man nun einen Rahmen definiert, innerhalb dessen “KI” Anwendungen eingesetzt werden, vor allem im militärischen Bereich, muss man das Risiko eines “Lottogewinns” dann entsprechend bewerten. Was übrigens auch gilt, wenn man KI zum Beispiel für Bremssteuerung nutzen möchte.

Warum möchte man dann eigentlich verstärkt die Möglichkeiten von selbstständig handelnden Systemen nutzen? Zum einen, damit man auch mit geringerer Personalanzahl maximale Wirkung entfalten kann. Aufgaben können womöglich von einer KI effektiver gehandhabt werden; so kann ein Schwarm vielleicht auch von einem Operator grob gesteuert werden. Gleichzeitig ist auch der Ausgleich der Hauptschwachstelle des Systems notwendig: der Kommunikationsverbindung oder der Schnittstellen, die den Hauptangriffsvektor der ELOKA darstellen. Falls der Kontakt zwischen Drohnenpilot und Drohne abbricht (was zum Beispiel durch Überlagerung der Frequenzen durch Eloka–Maßnahmen leicht passieren kann) kann die Drohne noch immer einsatzbereit gehalten werden, ihre Aufgabe selbständig erfüllen und dann auch wieder in einen sicheren Bereich zurückkehren. Dazu ist es notwendig, dass die Drohne auch selbstständige Entscheidungen treffen kann. Gleichzeitig möchte man bei tödlichen Entscheidungen immer einen Menschen ‘in the Loop‘ halten. Auch vorgegebene Zielsetzungen erreichen zu können, aber sich selbst einen Weg zur Zielerreichung zu suchen, wird künftig immer besser umsetzbar für eine Drohne werden. So agiert die russische Lancet Drohne (eigentlich Loitering Ammuniton), wenn ihr das Ziel zugewiesen wurde, weitgehend selbstständig in der Umsetzung des Auftrags. Inzwischen schlagen “KI” Anwendungen auch Kampfpiloten im Dogfight

Ein weiterer Bereich, der für militärische Drohnen–Anwendungen immer wichtiger wird, ist die Simulation von Schwarmverhalten. Dabei interagieren einzelne Drohnen innerhalb eines Schwarms selbstständig miteinander. Sie nehmen sich über ihre Sensorik wahr und stimmen sich gegenseitig aufeinander ab. Eine Möglichkeit, dieses Verhalten zu erzeugen, sind zum Beispiel Agentensysteme. Schwärme haben einen großen Vorteil, denn in einer großen Anzahl im Schwarm agierende Drohnensysteme sättigen die Fugabwehr des Gegners. Aktuell gibt es schon Berichte, wie Drohnenschwärme sich durch bewaldetes Gebiet bewegen können.

Künftig können wir uns auf Schwarmverhalten und Flugmanöver wie bei Elite Kampfpiloten einstellen, und das in bewaldetem Gebiet. Auch bisher schwer zu realsierende bodengestützte Systeme mit im unübersichtlichen urbanen Gelände einsetzbaren Drohnen werden wir sehen. Wobei ethische Erwägungen hier zu beachten sind.

– Kommunikation:

Will man unbemannte Systeme aus der Entfernung steuern und doch ‘in the Loop‘ sein, beim Treffen von Entscheidungen oder auch nur der Gewinnung von Aufklärungsdaten um diese an den Gefechtsstand / die Kommandozentrale übermitteln, ist es notwendig, die Kommunikation / Datenverbindung zum System aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig bildet es eine Angriffsmöglichkeit für den Einsatz von Eloka. So sind derzeit vor allem sehr leistungsfähige, auch für den eigentlich privaten Gebrauch produzierte, aber umgewidmete Drohnentypen sehr leicht durch entsprechende Maßnahmen wie der Überlagerung bestimmter Frequenzen durch Störsignale zu bekämpfen. Militärische Technologie ist durch technische Verfahren, die Störungen und Abhören vermeiden, etwas besser aufgestellt. So werden Richtfunkkommunikation, Frequenzsprungverfahren, oder sogar Glaßfaserkabel sowie andere kreativere Möglichkeiten verwendet. Auch sind – wie oben beschrieben – Maßnahmen zur gesteigerten Autonomie möglich, um die Durchhaltefähigkeit zu steigern. Die Kommunikation zwischen Operator und Drohne ist neben ihren Vorteilen gleichzeitig die größte Schwachstelle bei Drohnenkriegsführung. In diesem Bereich findet wohl der größte und erbittertste Rüstungswettlauf in der Ukraine statt. Neben der Störung der Funkkommunikation durch Überlagerung der Frequenzen ausgehend von starken Sendern kann auch ein erweitertes Spektrum an Maßnahmen auf Drohnen einwirken. Um das komplexe Thema möglichst simpel behandeln zu können, gehen wir nach dem STRIDE Threat Modeling Schema bei der Analyse vor, um die Sicherheitsrisiken für eine Drohne darzustellen. Das von Microsoft–Mitarbeitern entwickelte STRIDE Modell wird im Cyber Security Bereich genutzt, um sich einen Überblick über die verschiedenen Angriffsvektoren zu verschaffen.

Spoofing : Der Gegner fälscht faktisch die Identität des Operators, indem er dessen Kommunikationsprotokolle verwendet.

Tampering: Manipulation von Soft– und Hardware, die in der Drohne verwendet werden. So können beispielsweise in chinesischen Drohnen durch künstlich geschaffene Hardware und Software Hintertüren eingebaut sein, die im Gefecht vom Gegner genutzt werden können

Repudiation: Authentifikation als Angriffsvektor

Information disclosure: Beispielsweise das Abfangen von Kommunikationsdaten zwischen Drohne und Operator

Denial of service: Überlasten der Verbindung zwischen Drohne und Operator durch so viele Anfragen, dass die Kapazitäten überlastet werden

Elevation of privilege: Nutzung natürlicher und eingebauter Bugs, um Schritt für Schritt die Kontrolle über die Drohne auszubauen.

– Steuerung:

Bei der Steuerung ist es notwendig, die Usability zu berücksichtigen. Hochkomplexe Systeme müssen auch einfach zu bedienen sein, aber dennoch vielfältige Möglichkeiten bieten, wenn man mit wenig Personal eine Leitstelle oder einen Kommandostand ersetzen möchte. Oft werden hier Elemente der Gamification zur Verbesserung der Steuerungsmöglichkeiten genutzt. Stichwort Offiziers–/Soldatensicher ist ein Ziel. Das beste Beispiel stellen aktuell FPV Drohnen dar, die mit Videobrille gesteuert werden können. Ganze Drohnenschwärme werden künftig leicht steuerbar sein und dies auch für Einzelpersonen mit einer Effizienz, die ihresgleichen suchen wird. Ansätze zur weiteren Verbesserung Mensch–Maschine–Kommunikation, wie Mensch–Maschine–Interfacetechnologien, werden die Usability weiter steigern.

– Antrieb / Mechatronik/ Elektronik:

Vor allem die Miniaturisierung von Bauelementen wird die Leistungsfähigkeit von Drohnen weiter steigern. So sind die neuesten Shahed–Drohnen aus iranischer Produktion schon mit Jettriebwerken ausgestattet. Auch die Reichweite von meist mit Elektromotoren angetriebenen Quadkoptern wird durch Fortschritte in der Batterietechnologie gesteigert, sodass auch die Durchhaltefähigkeit zunimmt. Auch effektive Drohnen und Drohnenschwärme in Insektengröße sind wohl nicht mehr weit von der effektiven einsatzbereitschaft entfernt.

– Bewaffung:

Der menschlichen Schöpfungskraft sind, wenn es um Waffen geht, keine Grenzen gesetzt. Entsprechend können Drohnen als Waffenträger sämtliche Waffensysteme verwenden, die es in ihrer Größenklasse auf dem Markt gibt. Schon 2017 konnte man Kettensägen oder Flammenwerfer bei privaten Bastlern entdecken. Dasselbe ist natürlich auch mit professionellen Waffensystemen möglich. Wenn entsprechende Systeme modular angeschlossen werden können an die Trägerplattform, kann hier beim Gegner massiv Schaden angerichtet werden. Modularität, sowie eine gute Schnittstellendefinition und auch die Nutzung von Standards werden die Entwicklung weiter vorrantreiben.

– Produktion:

Ein wichtiger Punkt, der aktuell leider insbesondere in Deutschland seit dem Ukrainekrieg seit 2 Jahren von der Politik vernachlässigt wird, ist die Produktion von Waffensystemen in Großserie und die Überwindung von Manufakturbetrieb durch neue Produktionsmittel. Vor allem Drohnen sind in bestimmten Größenklassen ein Verbrauchsgut, das massiv eingesetzt wird. Zehntausende von Drohnen werden allein von der Ukraine im Monat verbraucht. Für eine effektive Massenproduktion sind vor allem einfache und effiziente Produktionsverfahren, ein geringer Materialverbrauch und die Kontrolle über Elektronikbauteilproduktion notwendig, was in einer globalisierten, spezialisierten, arbeitsteilig organisierten Produktion etwas utopisch klingt. Allerdings werden wir auch hier massive Decoupling– Tendezen feststellen können. Ansätze wie die Mobile Factory von Rheinmetall, mit der man sogar in Einsatzgebieten schnell Ersatzteile produzieren kann, werden wir künftig noch verstärkt sehen, da dies auch die Logistik entlastet.

Zusammenfassend kann man anmerken, dass das schnelle Adaptieren ziviler Technologien, die Härtung und Adaption durch den militärischen Bereich angestrebt werden muss, um in westlichen Ländern nicht hinter China und Russland zurückzufallen. Gleichzeitig erkennt man das beispielsweise in der Drohnenkriegsführung in der Luft, die in ihren Entwicklungen, unter anderem in der Spezialisierung von Drohnentypen, den Anfängen der militärischen Luftfahrt im 1. Weltkrieg ähneln. Internationale Regeln, wie wir sie bei Chemie– und Biowaffen kennen, die im Drohnenbereich aber nicht frühzeitig geschaffen worden sind und wo der Regulierungsprozess offensichtlich erst einsetzen wird, wenn der Lernprozess bei allen Akteuren erfolgt ist, sind auch im Interesse der Akteure, welche das auch durchsetzen können.

Ein Beitrag von Alex Kohler, Themenbeauftragter Außenpolitik