Foresight Report - Zyklus I Veröffentlicht: Innovativ Thüringen & Instituts für Innovation und Technik (iit) in der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH

Die Raumfahrt entwickelt sich zu einem prioritären Thema im Foresight-Prozess, da sie durch ihren hohen potenziellen Einfluss bei gleichzeitig hoher Unsicherheit ein zentrales strategisches Beobachtungsfeld darstellt. Durch neue Akteure aus dem privaten Sektor und eine fortschreitende Technologisierung verändert sich das bislang staatlich dominierte Feld grundlegend. Zentrale Entwicklungen umfassen die Wiederverwendbarkeit von Trägersystemen, autonome Explorationsrobotik, innovative Raumanzüge, VR-gestützte Trainingsumgebungen und weltraumbasierte Kommunikationsinfrastrukturen. Gleichzeitig gewinnen strategische Themen wie interplanetare Nachhaltigkeit, die Nutzung extraterrestrischer Ressourcen und internationale Kooperationen zunehmend an Bedeutung.

Neben technologischen Innovationsschüben ergeben sich auch neue Fragen, etwa zur Regulierung und Sicherheit, zur gerechten Verteilung von Ressourcen oder zur Rolle staatlicher Raumfahrtagenturen im Zusammenspiel mit privaten Akteuren. Zudem nimmt der strategische Wettbewerb zwischen geopolitischen Akteuren, insbesondere den USA, China und Indien, weiter zu, was zu Machtverschiebungen führen könnte. Zugleich bietet der Trend erhebliche Impulse für angrenzende Technologiefelder wie Sensorik, Materialentwicklung, Künstliche Intelligenz oder Quantenkommunikation.

Implikationen für Thüringen 

Für Thüringen könnte dieser Trend insbesondere dort, wo sich bestehende technologische Kompetenzen mit neuen Anforderungen der Raumfahrtindustrie verschränken lassen, langfristig mit weitreichenden Chancen verbunden sein. Relevante Akteure wie Jenoptik AG, Jena-Optronik GmbH, SpaceOptix GmbH, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, die Friedrich-Schiller-Universität Jena, die Landessternwarte Thüringen oder Luft- und Raumfahrtinitiativen wie der LRT e. V. verfügen in den Bereichen Optik, Sensorik, Kommunikation und Systemintegration bereits heute über Anschlussfähigkeit an zentrale Zukunftsfelder der Weltraumtechnologie.

Weil die Entwicklung dieses Trends von hoher Unsicherheit geprägt ist, könnte es sinnvoll sein, diesen Bereich nicht nur zu beobachten, sondern gezielt vertiefend mit Foresight-Methoden zu analysieren. Hierbei wäre zu prüfen: Welche Zukunftsbilder sind mit der Technologisierung und Kommerzialisierung der Raumfahrt verbunden? Welche strategischen Optionen könnten sich daraus für Thüringen ergeben? Wie können bestehende Stärken im Land dafür aktiviert werden? Denkbar wäre etwa, bestehende Netzwerke über Thüringen hinaus zu erweitern, bspw. durch eine engere Anbindung an ESA-Aktivitäten oder überregionale Kooperationen mit anderen Bundesländern wie Sachsen. Auch die strategische Antizipation konkreter Anwendungsfälle und ihrer Folgewirkungen, z. B. im Bereich Quantenkommunikation oder Erdbeobachtung, könnte helfen, das Potenzial greifbar zu machen.

Insgesamt erscheint es lohnend, den Trend nicht nur technologisch, sondern auch strategisch einzuordnen, zumal die Aufnahme der Raumfahrt in den Titel des Bundesforschungsministeriums mitsamt der Stellung in der Hightech-Agenda die wachsende Bedeutung unterstreicht. Hier könnte sich ein Möglichkeitsraum für neue Wertschöpfungsketten, internationale Partnerschaften und zukunftsgerichtete Narrative öffnen, die auch über die Raumfahrt hinaus Impulse für Thüringens Innovationslandschaft setzen könnten.

Aufgrund ihres hohen potenziellen Einflusses bei gleichzeitig hoher Unsicherheit gilt die datenbasierte Erfassung und Analyse von Umwelt - und Gesundheitsdaten als prioritäres Thema im Foresight-Prozess. Technologische Fortschritte ermöglichen es zunehmend, Umwelt- und Gesundheitsdaten in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu erfassen und systematisch auszuwerten. Durch den Einsatz von KI, maschinellem Lernen, IoT-Sensoren und Satellitentechnologien können komplexe Umweltsysteme besser verstanden, Risiken frühzeitig erkannt und präventive Maßnahmen gezielter entwickelt werden. Anwendungen reichen von der Echtzeitüberwachung der Luftqualität über die Erkennung illegaler Umweltaktivitäten bis hin zu großflächigen Modellen wie im EU-Projekt Destination Earth, dass die Wechselwirkungen zwischen natürlichen Prozessen und menschlichem Handeln abbildet.

Diese datengetriebenen Technologien eröffnen neue Möglichkeiten im Bevölkerungsschutz, im Ressourcenmanagement (z. B. Wasser, Abfall, Landnutzung), im Wald- und Artenschutz sowie für resiliente Infrastrukturen. Zugleich rückt der sektorübergreifende Einsatz solcher Systeme, etwa für Anwendungen in der Stadtplanung, der Landwirtschaft und im Gesundheitsbereich, in den Fokus.

Implikationen für Thüringen

Für Thüringen ergeben sich aus diesem Trend verschiedene Chancen. Datenbasierte Umwelttechnologien könnten dabei unterstützen, Risiken wie Hochwasser oder Trockenperioden präziser vorherzusagen und Ressourcen (z. B. Wasser oder landwirtschaftliche Flächen) effizienter zu nutzen. Auch im Kontext von Luftreinhaltung, Waldmonitoring oder der Nachverfolgung von Mikroplastik bieten sich Einsatzmöglichkeiten, die sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen könnten. Sinnvoll wäre es, auf bestehende Initiativen zur digitalen Umweltüberwachung aufzubauen und diese gezielt mit KI-basierten Vorhersagemodellen zu erweitern. Modellvorhaben in Hochwasserrisikogebieten oder urbanen Wärmeinseln könnten eine konkrete Grundlage für Anwendung und Skalierung bieten. Ebenso könnten Konsortien aus Verwaltung, Wissenschaft und Wirtschaft gebildet werden, um in relevanten Feldern wie Landwirtschaft, Kreislaufwirtschaft oder Gesundheit neue datenbasierte Geschäftsmodelle zu erproben.

Insgesamt könnten solche Technologien dabei unterstützen, die Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel zu erhöhen, ökologische Belastungen zu verringern und zugleich Innovationen im Bereich Umwelttechnologie zu fördern. Deswegen sollte dieses Thema weiterhin aufmerksam verfolgt werden.

Der Trend zu ganzheitlichen Energiemanagementsystemen wird im Foresight-Prozess als prioritäres Thema mit hohem potenziellem Einfluss und gleichzeitig hoher Unsicherheit bewertet. Er beruht auf der zunehmenden Integration dezentraler Erzeugungs-, Speicher- und Verbrauchseinheiten. Im Zentrum steht, die Energieeffizienz zu erhöhen, CO₂-Emissionen zu senken und mehr Unabhängigkeit von zentralen Versorgungsstrukturen zu erreichen. Dies geschieht unter anderem durch die Kombination fortschrittlicher Speichertechnologien (z. B. Druckluft- und Batteriesysteme), die Nutzung erneuerbarer Energiequellen sowie durch die flexible Umwandlung von Energieformen. Eine zentrale Rolle spielen dabei auch digitale Werkzeuge, etwa zur Analyse und Visualisierung von Energieflüssen und Emissionen in Echtzeit. Diese ermöglichen eine fundierte Entscheidungsfindung, sowohl für kommunale Planungsprozesse als auch für privatwirtschaftliche Anwendungen. Die Realisierung klimaneutraler Quartiere oder der Einsatz von Abwärmenutzung in lokalen Wärmenetzen sind Beispiele für die zunehmende Verschmelzung von technischer Innovation und nachhaltiger Planung. 

Implikationen für Thüringen

Für Thüringen könnte es sinnvoll sein, die Entwicklung solcher integrierten Energiesysteme als strategisches Zukunftsthema zu behandeln. Allen voran sollte dies im Zusammenspiel mit den Zielen der kommunalen Wärmeplanung, dem Ausbau erneuerbarer Energien sowie regionaler Wertschöpfung erfolgen.

Modellprojekte in kleinen und mittleren Städten oder in industriellen Clustern könnten dabei helfen, praxistaugliche Anwendungen zu erproben und sichtbare Erfolge zu erzielen. Auch die Nutzung bestehender Infrastrukturen, etwa zur Abwasserwärmerückgewinnung oder zur Einbindung von Solarthermie und Wärmepumpen in lokale Netze, erscheint vielversprechend. Um die technische und soziale Akzeptanz zu erhöhen, könnten Informationskampagnen, Beteiligungsformate und transparente Kosten-Nutzen-Analysen hilfreich sein. Auch die Zusammenarbeit mit Innovationsakteuren wie Institutsteil für angewandte Systemtechnik AST des Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, dem EDIH European Digital Innovation Hub Thuringia oder spezialisierten Unternehmen, wie z.B. die revincus GmbH, könnte ausgebaut werden, um gemeinsam skalierbare Lösungen zu entwickeln.

Die Entwicklung und Anwendung fortschrittlicher Materialien wird im Foresight-Prozess als prioritäres Thema mit hohem potenziellem Einfluss und gleichzeitig hoher Unsicherheit eingeschätzt. Sie eröffnet neue Potenziale in der Energieumwandlung, Energiespeicherung und Informationsverarbeitung. Technologien wie Perowskit-Solarzellen, thermische Batterien oder photonische Systeme versprechen eine deutlich höhere Energieeffizienz und bieten neue Möglichkeiten zur Miniaturisierung, Flexibilisierung und Ressourcenschonung in vielfältigen Bereichen.

Ein besonderer Mehrwert des Themas liegt in der Kombination der Technologien mit intelligenter Materialforschung: Selbstheilende Materialien, biokompatible Systeme und neue Formen der Datenspeicherung können zukunftsweisende Anwendungen ermöglichen, z. B. in der Medizintechnik, der nachhaltigen Elektronik oder für die Resilienz kritischer Infrastrukturen.

Implikationen für Thüringen

Für Thüringen könnte es vielversprechend sein, die vorhandene exzellente Forschung im Bereich Materialwissenschaften (Friedrich-Schiller-Universität Jena, Technische Universität Ilmenau, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS) gezielt mit Industriepartnern zu vernetzen, um Anwendungsprojekte für konkrete Herausforderungen im Bereich Energie und Digitalisierung voranzubringen. Auch Kooperationen mit IT-Netzwerken wie ITnet Thüringen oder Akteuren der Digitalwirtschaft könnten helfen, Transferpotenziale zu heben. Gleichsam wäre es sinnvoll, bestehende Kompetenzen in der Batterie- und Speicherforschung, z. B. bei CEEC Jena oder IBU-tec advanced materials AG, mit Themen der Kreislaufwirtschaft zu verzahnen, etwa über Konsortien für das Batterie-Recycling.

Angesichts der Komplexität dieser Themen wäre es empfehlenswert, auch neue methodische Formate wie Foresight-Workshops oder Reallabore einzusetzen, um mögliche Zukunftspfade auszuloten und technologieoffene Entwicklungsperspektiven zu fördern.

Intelligente Städte gelten im Foresight-Prozess als prioritäres Thema, da sie ein hohes Wirkungspotenzial auf zentrale Zukunftsbereiche entfalten und zugleich mit erheblicher Unsicherheit hinsichtlich technologischer, gesellschaftlicher und regulatorischer Rahmenbedingungen verbunden sind. Sie stehen für die gezielte Integration digitaler Technologien in die städtische Infrastruktur und zielen darauf ab, Effizienz, Sicherheit, Lebensqualität und Nachhaltigkeit zu steigern. Mithilfe von Künstlicher Intelligenz, Sensorik, IoT, 5G sowie AR und VR entstehen neue Möglichkeiten in der Verkehrssteuerung, Notfallhilfe, Infrastrukturüberwachung und Energieversorgung. Datenschutz und Cybersicherheit werden dabei zu integralen Bestandteilen einer resilienten Stadtentwicklung, insbesondere durch datensparsame Technologien wie Privacy Preserving Technologies und durch den Einsatz von Edge Computing.

Implikationen für Thüringen

Für Thüringen könnte es sinnvoll sein, Smart-City-Initiativen nicht nur als Infrastrukturprojekte zu begreifen, sondern stärker als Innovations- und Transformationsprojekte der Städte selbst. Die gezielte Kombination von F&E-Förderung, partizipativen Ansätzen und neuen technologischen Anwendungen kann dazu beitragen, urbanen und ländlichen Raum intelligenter zu vernetzen und Innovationspotenziale gezielt auszuschöpfen.

Ein Austausch mit anderen Regionen könnte helfen, Ressourcen effizient einzusetzen und Synergieeffekte zu nutzen. Es wäre lohnend, die Erfahrungen aus Modellprojekten weiterzutragen und etwa drohnenbasierte Lösungen oder digitale Zwillinge für urbane Kulturgüter stärker in die Anwendung zu bringen. Hier bietet sich insbesondere die Verbindung zwischen öffentlichen Verkehrsbetrieben, Forschungseinrichtungen und regionalen Tech-Unternehmen an, bspw. im Rahmen von Konsortien oder Testfeldern für adaptive Verkehrssteuerung, urbanes Notfallmanagement oder intelligente Logistiklösungen.

Unbemannte Luftfahrtsysteme (UAS) werden im Foresight-Prozess als Thema für die Watchlist eingeordnet, da sie derzeit mit geringem Einfluss und geringer Unsicherheit verbunden sind. Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen entwickeln sie sich zunehmend zu hochautonomen Systemen, die komplexe Navigations- und Steuerungsaufgaben in Echtzeit bewältigen können. Besonders relevant ist dies für neue Drohnentypen wie elektrisch betriebene, senkrecht startende eVTOL-Systeme, die perspektivisch eine Rolle in der urbanen Luftmobilität spielen könnten. Zugleich eröffnen UAS innovative Einsatzmöglichkeiten in anspruchsvollen Bereichen wie der Infrastrukturinspektion, Katastrophenhilfe oder Präzisionslandwirtschaft. Die zunehmende Verbesserung der Fehlertoleranz, Energieeffizienz und Systemrobustheit tragen dazu bei, dass UAS zunehmend in sensiblen Einsatzumgebungen denkbar werden. Gleichzeitig stellen diese Systeme hohe Anforderungen an Datensicherheit, regulatorische Einbindung und verlässliche Kommunikationstechnik. 

Implikationen für Thüringen

Auch wenn derzeit kein breiter industrieller Einsatz oder ein starker Forschungsschwerpunkt in Thüringen zu beobachten ist, könnten sich langfristig im Zusammenhang mit spezialisierter Sensorik, der Einbindung in kritische Infrastrukturen oder im Bereich automatisierter Logistiklösungen im ländlichen Raum Chancen für die thüringische Innovationslandschaft ergeben.

Daher wäre es sinnvoll, diesen Trend zunächst auf einer Watchlist zu führen. Vorstellbar ist, regelmäßig zu prüfen, ob sich relevante Entwicklungen in angrenzenden Technologiefeldern ergeben, z. B. in der Photonik, Optik, Mikrosystemtechnik oder bei verkehrsbezogenen Digitalanwendungen, die künftig Anschlussfähigkeit an das Thema UAS und eVTOL bieten könnten. Auch eine Beobachtung regulatorischer und technologischer Entwicklungen, z. B. im Kontext von Zulassungsverfahren oder Luftraumstrukturierungen, könnten Hinweise liefern, ob und wie Thüringen von den Entwicklungen in diesem Themenfeld profitieren und eine gestaltende Rolle einnehmen kann.

In einem nächsten Foresight-Zyklus wäre es insofern denkbar, gezielt nach potenziellen Nischenanwendungen für Thüringen zu suchen. Dazu würden Entwicklungen von Testumgebungen, die Erprobung sicherheitskritischer Systeme oder auch die Entwicklung von Begleittechnologien wie Kommunikationsstandards, Energielösungen, und Notfallmanagement zählen. Insgesamt erscheint es sinnvoll, das Thema mit wachem Blick weiter zu verfolgen und technologische Durchbrüche sowie sich wandelnde Marktbedingungen, die neue Impulse für die regionale Verwertung schaffen könnten, aufzuspüren.