Das Phänomen ist so alt wie die Luftfahrt selbst, und trotzdem hat es bis heute nichts von seinem Schrecken verloren. Im Gegenteil.

Wirbelschleppen bilden sich hinter den Tragflächen jedes Flugzeugs. Wären sie nicht unsichtbar, würden sie aussehen wie der Wasserstrudel über dem Abfluss einer vollen Badewanne, nur eben in der Luft, ausgehend von den beiden Flügelspitzen nach hinten.

Schuld an den Wirbeln ist die Physik des Fliegens selbst. Um Auftrieb zu erzeugen, bildet sich über dem Flügel ein Unterdruck und darunter ein Überdruck. An den Flügelspitzen strömt die Luft deshalb von unten nach oben und versetzt so die Luftmassen ins Rotieren.

Für nachfolgende Flugzeuge, die in eine Wirbelschleppe hinein fliegen, können die Luftstrudel schnell gefährlich werden. Besonders, wenn ein kleines und leichtes Flugzeug in die viel stärkere Wirbelschleppe einer großen Maschine gerät. "Wenn ein kleines Flugzeug dort hineinkommt, dann wird es so gedreht, dass es schon mal auf dem Rücken fliegen kann", weiß Klaus-Uwe Hahn vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig aus Versuchen in sicherer Flughöhe. In Bodennähe sind solche Turbulenzen fatal. Aber auch großen Maschinen können Wirbelschleppen gefährlich werden, wie der Absturz eines Airbus A300 im November 2001 über dem New Yorker Stadtteil Queens gezeigt hat. Der Pilot war beim Start durch die Wirbelschleppe des Flugzeugs vor ihm geflogen.

Eine viel größere Gefahr als beim Start sind die Luftwirbel für Flugzeuge im Landeanflug.

Denn dabei fliegen alle Maschinen die Landebahn in demselben Korridor an, und die Gefahr, in die Wirbelschleppe des Vorgängers zu geraten, ist trotz vorgeschriebener Sicherheitsabstände groß. "Die Lebensdauer dieser Wirbel hängt von der aktuellen Wettersituation ab", sagt Klaus-Uwe Hahn. "Bei starker Turbulenz zerfallen diese Wirbel schneller.

Bei schwacher Turbulenz, also bei stabiler Atmosphäre, zerfallen sie sehr langsam und können mehrere Minuten lang existieren." Thomas Peschel und sein Team am Fraunhofer- Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena haben deshalb einen Scanner entwickelt, der Wirbelschleppen sichtbar machen kann. "Der Pilot wird von dem System eine Warnung bekommen, falls sich gefährliche Wirbel vor dem Flugzeug befinden. Sein Display zeigt, wo er nach Möglichkeit nicht hinfliegen soll und wo sicheres Gebiet ist", erklärt Peschel.

Das System besteht zum einen aus einem sogenannten Lidar (Light Detection and Ranging), eine Art Radar (Radio Detection and Ranging), das mit Laserstrahlen arbeitet. Und zum anderen aus einer Steuereinheit, die den Laser über zwei Spiegel vertikal und horizontal ablenkt. So kann der Scanner eine rechteckige Fläche vor dem Flugzeug abtasten.

Wenn sich in diesem Bereich Turbulenzen wie Wirbelschleppen befinden, werden auch die allgegenwärtigen Staubteilchen und Aerosole in der Luft verwirbelt. Diese herumwirbelnden Teilchen kann der Jenaer Detektor erkennen, denn sie reflektieren das Licht des Laserstrahls.

Durch den Dopplereffekt verschiebt sich bei den von bewegten Teilchen reflektierten Lichtstrahlen die Wellenlänge, je nachdem, ob sich die Teilchen auf den Scanner zu oder von ihm weg bewegen. Damit ist klar, dass sich die reflektierenden Partikel in einer Turbulenz befinden.

Peschel geht davon aus, dass der Wirbelschleppen-Detektor in etwa fünf Jahren einsatzfähig sein wird. Dann könnten sich die Piloten von Flugzeugen beim Landeanflug auf das Scan-Instrument an Bord verlassen, statt stur die vorgeschriebenen Abstände zur vorausfliegenden Maschine einzuhalten. Denn die sind je nach Wetterbedingungen oft zu groß oder - selten - auch mal zu klein. Mit einem Scanner ausgerüstet, könnten künftige Flugzeuge im ohnehin vollen Luftraum dichter aufeinander folgen - und das bei größerer Sicherheit.