Viele Firmen, die sich mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) ihrer EDV-Systeme beschäftigen, vernachlässigen in ihren Planungen die regelmäßig auftretenden energiereichen Störungen aus dem Weltall. Auch die Wissenschaft hat bei dem Phänomen "Magnetstürme" Kenntnisdefizite. Weltweite Kooperationen bei der Erforschung zuverlässiger Vorhersagemechanismen sollen nun Abhilfe schaffen. Für die EDV-Verantwortlichen bleibt jedoch die Frage nach geeigneten Vorsorgemaßnahmen.
Ausgangspunkt der gegenwärtigen Bemühungen waren die Störungen des letzten großen magnetischen Sturmes vom März 1989. In besonderem Maße traten dessen Auswirkungen in Kanada und der Sowjetunion zutage, zwei Länder in unmittelbarer Nähe zum magnetischen Pol. Eine elektromagnetische Überspannung hatte das Sicherheitssystem eines Kernkraftwerkes ausgelöst und führte zu dessen Abschaltung. Rund sechs Millionen Kanadier waren für 42 Stunden ohne Strom. Sämtliche Kommunikationeinrichtungen, auch in den angrenzenden Ländern, waren unterbrochen oder erheblich gestört. Internationale Verbindungen wurden ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen, die Datenfernübertragung über mehr als 1500 Satelliten war eingeschränkt.
Nur eine vage Vorstellung
Bis heute haben die Experten nur eine vage Vorstellung von der Entstehung solcher Magnetstürme. Nach derzeitigem Kenntnisstand produzieren Sonneneruptionen große flammenartige Ausbrüche mit hoher Strahlungsintensitität. Die Strahlen treffen auf das orbitale Magnetfeld außerhalb der Erdatmosphäre (Magnetosphäre). Die Magnetosphäre wird durch diese Strahlung in ihrem Volumen eingeschränkt und bewirkt dadurch eine Veränderung des Magnetfeldes auf der Erde. Resultat dieser Veränderungen sind energiereiche Überspannungen auf den elektronischen Versorgungs- und Datenleitungen.
Die Resultate solcher Überspannungen sind bekannt. Sie äußern sich in Teilzerstörungen von Computern, durch Fehlalarme in Überwachungsanlagen, Datenverlust und -veränderungen. Radio- und Fernsehempfang ist nur mit großen Störungen möglich, die Datenfernübertragung per Satellit bricht zusammen. Weitere Auswirkungen: Satelliten fliegen langsamer, verlassen die vorgeschriebene Umlaufbahn und stürzen früher ab. Bei Stürmen dieses Ausmaßes verlieren die Observatorien vollständig den Kontakt zu den Satelliten, und es kann Tage dauern, bis die Kommunikation wieder aufgebaut ist. Die Beschaffenheit des erdeigenen Magnetfeldes verändert sich so stark, daß eine Abweichung des magnetischen Pulses auf der Erde bis zu 8 Grad keine Seltenheit ist.
Auswirkungen der Magnetstürme
Was bedeuten diese Magnetstürme für die EDV-Anwender. An einigen Fallbeispielen wollen wir die Auswirkungen für den Anwender erläutern:
Die Vorhersage lautet: Am Dienstag, 11. Dezember werden die Ausläufer eines Magnetsturmes folgende Regionen erreichen: Großbritannien, Nordfrankreich, Beneluxstaaten, Bundesrepublik Deutschland. Stärke sechs. Zeitraum zwischen 11.30 und 13.10 Uhr.
Universität Hamburg: Prof. W, Heydrich beendet an seinem PC einen Forschungsbericht und will ihn unverzüglich an einen schwedischen Kollegen nach Uppsala per Modem schicken. Es ist 11.45 Uhr. Die Verbindung kommt zustande, der Forschungsbericht kommt aber nur verstümmelt an. Was ist passiert? Die Universität Hamburg liegt inmitten des Stadtgebietes, das Gebäude ist aus Stahlbeton. Alle Leitungen sind unterirdisch verlegt. Als der Magnetsturm über Hamburg zieht, schwächt der Stahlbeton des Gebäudes das Magnetfeld soweit ab, daß es zu keiner Beschädigung der Hardware kommt. Ab der Stelle jedoch, wo die unterirdische Postleitung zur Freileitung wurde, verstümmelte der Magnetsturm den Forschungsbericht.
Verkaufsleiter G. Böschen schickt gegen 12.00 Uhr von Bremen aus die letzten Verkaufszahlen per Fax an die Düsseldorfer Zentrale. Das Büro in Bremen ist in einem Holzgebäude untergebracht. Der Verkaufsleiter stellt einen Defekt am Faxgerät und am Stand-alone-PC seiner Sekretärin fest. Was war passiert? Das Holzgebäude ließ die magnetische Strahlung ungefiltert durch. Das Magnetfeld zerstörte alle hochintegrierten Halbleiterbausteine. Selbst die Firmenzentrale in Düsseldorf wurde in Mitleidenschaft gezogen. Die Überspannung auf der Faxleitung baute sich jedoch bis Düsseldorf so weit ab, daß das dortige Faxgerät nicht beeinträchtigt wurde. Die übermittelte Meldung kam aber verstümmelt an.
Die Firma Citel in Düsseldorf sendet um 12.15 Uhr ein Fax an die Zentrale in Paris. Beide Faxgeräte melden Störungen, die Faxmitteilung wird unleserlich übermittelt. Ursache? Der Magnetsturm hatte gleichzeitig Paris und Düsseldorf beeinflußt. Beide Faxgeräte waren sowohl auf der Telefonleitung als auch auf der 220 Volt-Leitung gegen Überspannung geschätzt. Es kam zu keinerlei Hardwareschäden, aber zur gegenseitigem Störungsanzeige. Nach dem Magnetsturm konnte das Fax störungsfrei übermittelt werden.
Um das Phänomen der Magnetstürme besser verstehen und erklären zu können, hat die NASA eine eigenes Forschungsprogramm gestartet. Vom Start des Satelliten CRRES (Combined release an Radiation Effects Satelite) erhoffen sich die Wissenschaftler weiterführende Daten. Ziel ist es, ein Vorhersagesystem zu schaffen, das den Eintritt beziehungsweise die Auswirkungen eines Magnetsturms mit einer Zeitgenauigkeit von maximal einer Minute Abweichung vorhersagen und auf einen Umkreis von 50 km geographisch fixieren kann. Ähnliche Anstrengungen unternimmt ein internationales Wisenschaftskonsortium mit Experten aus Frankreich, Finnland, Spanien, Ungarn und Südafrika unter Leitung des British Geological Surve in Edinburgh.
Die augenblickliche Vorhersagequote liegt bei rund 25 Minuten Zeitabweichung und bis zu 150 Kilometer geographischer Abweichung. Einige Experten vertreten die Ansicht, daß die Anzahl der Magnetstürme in den letzten 200 Jahren zugenommen hat. Einen vergleichbaren Magnetsturm wie 1989 gab es zuletzt 1957. Jeder Magnetsturm durchläuft einen bestimmten Zyklus. Die gesamte Dauer eines Zyklus beträgt elf Jahre. Der augenblickliche Zyklus erreicht in diesem Jahr sein Maximum. Das bedeutet, daß gerade in der nächsten Zeit mit den Auswirkungen großer Magnetstürme zu rechnen ist.
Schutz durch Vorhersage und Vorsorge
Schutz ist nur durch Vorhersage und Vorsorge zu gewährleisten. Entscheidend für die betroffenen Anwender ist, daß gegen das Aufkommen von Magnetstürmen nichts unternommen werden kann. Es gilt daher, Schadensbegrenzung durch Vorhersage und Vorsorge zu erreichen. Zu den gefährdeten Risikogruppen gehören Satelliten, Navigationssysteme per Satellit GPS (Global positioning system), Datenfernübertragung per Satellit, sowie EDV-Kommunikationseinrichtungen, die großflächig vernetzt sind. Das Risiko, das durch die Magnetstürme entsteht, hat für die EDV-Betreiber zwei Aspekte: Zum einen den Schutz der Hardware gegen Auswirkungen von Überspannung, zum anderen das Vermeiden von Datenverlust in der Verarbeitung und Übertragung.
EDV-Leiter können ihre Systeme gegen Beschädigung und Zerstörung durch sogenannte Überspannungsschutzbausteine schützen. Diese Schutzbausteine garantieren, daß die Geräte bei Überspannung nicht ausfallen, nicht zerstört oder die Daten nicht verändert werden. Der Schutzmechanismus umfaßt Daten- und Stromversorgungsleitungen. Die Hardware ist durch die Schutzbausteine nicht nur vor Auswirkungen der Magnetstürme, sondern auch gegen Überspannungen, die durch Blitzschlag oder alle bekannten industriellen Ursachen entstehen, geschätzt.
Gegen die Veränderung und den Verlust von Daten können sich EDV-Anwender allerdings nur schützen, in dem sie alle wichtigen Datenverarbeitungsvorgänge und
-übertragungen zu entfernteren Orten für die vorhergesagte kritische Zeit und in der geographisch kritischen Gegend unterlassen. Je länger die Übertragungswege sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, daß es hier zu Ausfällen, Verstümmelungen oder Zerstörungen kommt.