Exoskelette für Kämpfer

Während die Vorstellung von Kampffähigkeiten wie bei Iron Man oder Starship Troopers das Militär weiterhin fasziniert, hat bisher noch keine Armee ein "Human Augmentation Exoskeletons" für Kämpfer im Einsatz, trotz über zwei Jahrzehnten Forschung und Entwicklung. Marco Dâmaso teilt seine Erfahrungen aus zwei Feldtests mit, die er mit den Schweizer Spezialeinheiten durchgeführt habe.

Während die U.S. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) in den frühen 2000er Jahren schrittweise Fortschritte in der militärischen Exoskelett-Forschung erzielte (z.B. der Prototyp des Ganzkörper-Exoskeletts Sarcos), erfolgte die jüngste konzertierte Anstrengung zur Entwicklung eines motorisierten Panzeranzugs im Jahr 2013 mit dem Tactical Assault Light Operator Suit (TALOS) des U.S. Special Operations Command (USSOCOM). TALOS war als Kampfanzug konzipiert, der ein Exoskelett mit fortschrittlicher Panzerung, Displays zur Energie- und Gesundheitsüberwachung und einem integrierten Waffensystem kombiniert.

Mein Interesse an TALOS und insbesondere an dem "Human Augmentation Exoskeleton" für Kämpfer begann im Jahr 2014. Anlässlich einer DEFTECH-Konferenz von armasuisse Wissenschaft und Technologie (W+T) zum Thema Exoskelette im Juni 2014 schlug ich vor, im Rahmen des Programms "Human Augmentation", das Teil der Forschungsinitiative "Technology Foresight" ist, praktische Tests mit einem angetriebenen Exoskelett durchzuführen. Schließlich führte ich im Oktober 2015 den ersten Prinzipversuch mit dem PROWLER "Human Augmentation Full Body Exoskeleton" von Revision Military Ltd. durch, das für das TALOS-Programm entwickelt wurde.

Ziel des Versuchs war es:

• Bewertung des aktuellen Stands der Technik des "Ganzkörper-Exoskeletts" in praktischen Szenarien.
• Verstehen der Auswirkungen des Ganzkörper-Exoskeletts auf die Soldaten und ihre Fähigkeiten.
• Ermittlung ihres Mehrwerts für militärische Operationen und Feststellung, welche Fähigkeiten durch ihren Einsatz beeinflusst werden. 

Der Versuch wurde mit Soldaten der Spezialkräfte durchgeführt und umfasste die folgenden praktischen Übungen, die sowohl mit als auch ohne das "Ganzkörper-Exoskelett" durchgeführt wurden:

• Messung des Sauerstoffverbrauchs (und Berechnung des Energieverbrauchs) beim Gehen und Laufen auf einem Laufband mit 20 kg und 25 kg schweren Rucksäcken.
• Marsch mit Höhenunterschieden (bergauf und bergab), während man einen 40 kg schweren Rucksack trägt.
• 2,2 km Kampflauf mit voller Kampfausrüstung.
• Rettungsaufgaben, darunter das Ziehen eines Rettungsschlittens, das Tragen einer Trage und das Tragen eines Feuerwehrmanns.
• Hindernislauf.
• Kampf in bebauten Gebieten (FIBUA): Stadtkampfparcours und Schießübungen.

Die Ergebnisse waren vielversprechend und zeigten, dass das Exoskelett mit angetriebenen Beinen die Belastung der Soldaten beim Tragen schwerer Lasten, insbesondere in bergigem oder schwierigem Gelände, erheblich verringert. Außerdem erwies es sich bei Aufgaben wie dem Ziehen von Schlitten oder dem Tragen von Patienten als äußerst effektiv. Das überraschendste Ergebnis war jedoch die hervorragende Ergonomie des Exoskeletts mit angetriebenen Beinen, das während des Einsatzes nur minimale und vernachlässigbare Störungen verursachte.

Im Juni 2019 räumte das USSOCOM ein, dass es schwierig sei, eine Iron-Man-ähnliche Rüstung für Operatoren herzustellen, und stellte das 80 Millionen Dollar teure TALOS-Programm offiziell ein. Die Organisation plante jedoch, im Rahmen der Initiative "Hyper-Enabled Operator" (HEO) weitere 16 Mio. USD in die Einführung entsprechender Technologien für Kampfeinheiten zu investieren: "Unter dem Dach von HEO stellen sich die SOCOM-Führungskräfte vor, Cloud-basiertes Computing über sichere Kommunikationsverbindungen bis hinunter zu den einzelnen Operatoren zu bringen, Augmented Reality auf einem Heads-up-Display im Helm zu nutzen und kleine Knöchel- und Knie-Exoskelette zu verwenden, die schnell entfernt werden können, um die Belastung zu verringern."

Im Oktober 2019 genehmigte der Chef Armeeplanung meinen Antrag auf Durchführung eines zweiten Prinzipversuchs mit dem Kommando Spezialkräfte, bei dem sowohl ein passives (Ganzkörper-) als auch ein motorisiertes (aktives) Bein-Exoskelett zum Einsatz kommt.

Ziel des Versuchs war es:

• Bewertung des Stands der Technologie im praktischen Einsatz ab 2021.
• Bewertung der physischen Vorteile und des Mehrwerts beider Systeme und Festlegung ihrer wichtigsten Einsatzszenarien.
• Untersuchen der Ergonomie und die Grenzen beider Systeme.
• Messung und Förderung der Akzeptanz der Systeme in der Truppe.

Diesmal umfasste der Versuch 20 Übungen, von denen viele denen des ersten Versuchs ähnelten (z. B. Marschieren mit schwerem Rucksack, Laufen mit Kampfausrüstung, Tragen von Tragen, Schießen und FIBUA). Es wurden jedoch auch neue Übungen eingeführt, wie z. B. die Zeitmessung für das An- und Ablegen des Exoskeletts, die Ermittlung des Packvolumens, das Fast Rope Abgleiten und der Einsatz in Fahrzeugen. Auf der Grundlage der Erkenntnisse aus dem ersten Versuch wurden die Vergleichsübungen ohne Exoskelett im Vorfeld durchgeführt, um eine ausreichende Erholung zu ermöglichen.

Die Ergebnisse des Exoskeletts mit angetriebenen Beinen stimmten mit denen der vorangegangenen Studie überein und zeigten eine erhebliche Verringerung der Belastung der Soldaten beim Tragen schwerer Lasten, insbesondere in bergigem oder schwierigem Gelände. Außerdem verursachte die hervorragende Ergonomie des Exoskeletts nur minimale und vernachlässigbare Störungen während des Einsatzes.

Die Ergebnisse mit dem passiven Ganzkörper-Exoskelett waren jedoch enttäuschend. Obwohl es den Körper (Knie, Hüfte, Rücken und Schultern) stützte und die Stabilität verbesserte, schränkte es die Mobilität bei vielen Aktivitäten erheblich ein, z. B. beim Aufsetzen der Füße auf unebenem Gelände, FIBUA, Leitersteigen, Schießen und schnellem Abseilen. Außerdem erforderte er stundenlange Einstellungen und verursachte während der Benutzung ein lautes metallisches Klappern.

Meine Versuche haben im Wesentlichen bestätigt, was USSOCOM bei der Einführung seiner Initiative "Hyper-Enabled Operator" hervorgehoben hat: den Wert kleiner Knöchel- und Knie-Exoskelette, die schnell entfernt werden können, um die Belastung zu verringern. Exoskelette für motorisierte Beine, wie das B-temia S-KRD oder das Bionic Power Amplify, weisen eine hohe technologische Bereitschaftsstufe (TRL) auf. Sie sind tragbar, lassen sich im Einsatz leicht an- und ablegen und bieten einen spürbaren Vorteil bei der Verringerung der Belastung durch schwere Lasten bei Märschen. Diese Produkte haben das Potenzial, noch in diesem Jahrzehnt zum Einsatz zu kommen.

Obwohl mehrere Armeen in jüngster Zeit Versuche und "Proof of Concept"-Tests mit Exoskeletten durchgeführt haben, konzentrierten sich diese Bemühungen in erster Linie auf logistische Aufgaben und spezifische Tätigkeiten, wie das Schleppen von Artilleriegranaten (z. B. das Combat Capabilities Development Command (DEVCOM)), und nicht auf infanteristische Kampfaufgaben. Ein entscheidender Faktor für die erfolgreiche Einführung von Exoskeletten bei den Kampftruppen wird ihre Akzeptanz durch die Soldaten sein. In diesem Bereich müssen noch erhebliche Anstrengungen unternommen werden, bevor eine breitere Einführung möglich ist.

Ich bin nach wie vor optimistisch, was das Potenzial von Exoskeletten für Kämpfer angeht, aber der Weg dorthin wird schrittweise erfolgen. Eine futuristische Kampfrüstung wie in Iron Man oder Starship Troopers wird es in absehbarer Zeit wohl nicht geben.

Marco Dâmaso, dashuyn.ch