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Das Bermudadreieck und die Magnetosphäre

Sean Dempsey / Javier Galnares

Sean Dempsey / Javier Galnares

System Engineer Cabin Power (AIRBUS) / HW & Environmental Test Engineer (AERTEC)

Es scheint wie eine Geschichte aus „Outer Limits – Die unbekannte Dimension“, aber leider ist sie absolut wahr (oder vielleicht nur eine „urbane Legende“, wie die Skeptiker behaupten): Das Bermudadreieck existierte und war ein völliges Rätsel, anfangs ohne Erklärung (und für viele, für einen Großteil) des zwanzigsten Jahrhunderts. Es besteht aus einem gleichseitigen imaginären Dreieck, das die Spitzen der Inseln Bermuda und Puerto Rico mit Miami verband. Es war eine Fläche mit einer Million Quadratkilometern, in der im Jahrzehnt der 1950er und 1960er Jahre mehrere seltsame Phänomene auftraten, insbesondere in der Luftfahrt. Und zuvor in der Schifffahrt.

Weit entfernt von den Legenden und Mythen, die sich um diesen geheimnisvollen Ort ranken, gibt es eine wissenschaftliche Erklärung für vergangene Ereignisse sowie Fortschritte, die es erlauben, zukünftige Ereignisse zu verhindern.

Zu den Mythen und Legenden, von denen viele von Charles Berlitz stammen, gehören das Auftauchen der HMS Rosalie ohne Besatzung auf dem Weg nach Havanna oder unter ähnlichen Umständen der Mary Celeste, das Verschwinden von 5 TBM Avenger-Flugzeugen der US Navy oder das Verschwinden einer Tudor IV Star Tiger mit 31 Passagieren oder einer DC-3 NC16002 mit 28 Passagieren und Besatzung.

Viele dieser Geschichten, die von Berlitz erfunden oder im Laufe der Zeit ausgeschmückt wurden, haben eine einfachere als rätselhafte Erklärung: Es handelt sich um ein Gebiet, in dem sich Hurrikane bilden und Meeresströmungen zusammenfließen, die für die Schifffahrt in der Regel problematisch sind. Aber was ist mit der Luftfahrt? Sind Instrumente nicht dazu da, Stürme zu überfliegen oder Hurrikane zu umrunden?

Bermuda Triangle
Abbildung 1. Bermudadreieck auf der Karte. Mit freundlicher Genehmigung von Wikipedia

Und genau an diesem Punkt kommt die Magnetosphäre ins Spiel, jene Schicht, die durch die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der Erde und dem Sonnenwind entsteht. Sie erstreckt sich über der Ionosphäre in über 500 km Höhe und schützt das Leben auf der Oberfläche vor der ionisierenden Strahlung der Sonne und auch vor einem Teil der kosmischen Strahlung und leitet geladene Teilchen in Richtung der magnetischen Pole ab, was auch die Erklärung für das Phänomen der Polarlichter, Aurora australis und Aurora borealis, ist.  Sie ist zusammen mit der Exosphäre eine der äußersten Schichten der Atmosphäre und eine der wichtigsten, denn ohne sie wäre das Leben auf der Erde praktisch nicht möglich oder würde ganz anders aussehen, als wir es kennen.

Aber kommen wir zurück zum Wesentlichen, zu unserem Dreieck. Was hat es mit der Magnetosphäre zu tun? Nun, die Verbindung ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Magnetosphäre neben den erwähnten Erdpolen auch andere Wiedereintritte hat, für die es a priori keine einfache oder vereinheitlichende Erklärung in der aktuellen Physik gibt. Das heißt, es gibt anomale Gebiete, in denen der Sonnenwind, die kosmische Strahlung und andere Besonderheiten, die sonst nirgendwo auf dem Planeten auftreten (außer an den Polen), dort auftreten können. Und das berühmteste Gebiet liegt über Brasilien, relativ nahe am Bermudadreieck.

Terrestrial magnetosphere
Abbildung 2. Erdmagnetosphäre. Mit freundlicher Genehmigung von Wikipedia

In dieser Region für das Jahr 2020 (sie bewegt sich leicht von einem Jahr zum anderen), die im Bild mit kalten Farben dargestellt ist, können Strahlungswerte oder ionisierende Ereignisse mit größerer Wahrscheinlichkeit in niedrigeren Höhen beobachtet werden, wenn wir sie mit den europäischen, nordamerikanischen oder asiatischen Regionen vergleichen. So können bestimmte Flugzeuginstrumente wie Magnetometer oder Gyroskope, insbesondere digitale, durch die übermäßige Strahlung beeinträchtigt werden und falsche Messwerte liefern, die die Flugbahn des Flugzeugs stören oder den Piloten zu Fehlern verleiten. Und damit eine mögliche Erklärung für einige der möglichen Fälle des Verschwindens von Passagierflugzeugen in diesen Regionen, dass es leider mehr als wahrscheinlich ist, dass sich die Piloten nicht richtig verhalten oder die Instrumente falsch abgelesen hatten, was zu einer Abweichung in der Navigation führte, die sie zum gewünschten Flughafen hätte bringen sollen, und sie mangels Treibstoffs mitten im Atlantik abstürzten.

Brazilian anomaly
Abbildung 3. Brasilianische Anomalie der Magnetosphäre. Mit freundlicher Genehmigung von Wikipedia

Glücklicherweise ist die Magnetosphäre bereits sehr gut erforscht und wir verfügen über Karten ihres Verhaltens und ihrer Bewegungen. Wir können vorhersagen, wo die anomalen Zonen liegen, und Instrumente entwickeln, die den erwarteten Strahlungswerten standhalten. Daher finden wir in allen aktuellen Flugzeugtypen immer redundante Systeme, und wenn sie besonders kritisch sind, sogar dreifach redundant. So basieren beispielsweise Magnetometer oder allgemeiner die Trägheitsmessgeräte von Verkehrsflugzeugen immer auf zwei oder mehr unabhängigen Navigationssystemen, die sich bei jeder Messung auf die Daten von zwei oder mehr Sensoren stützen. Auf diese Weise würde die Beeinträchtigung eines Pitot-Rohrs für die Messung der Luftgeschwindigkeit kein Risiko darstellen, da diese auch mit einem anderen Pitot-Rohr, per GPS oder durch Integration der erfassten Beschleunigungen (zum Beispiel) gemessen werden kann.

Auch die kosmische Strahlung, die Veränderungen in den Bits verursacht, die in den Registern und Speichern der verschiedenen Mikrocontroller, Mikroprozessoren und digitalen Systeme des Flugzeugs gespeichert sind, sind redundant, diversifiziert oder durch Hardware, durch Software oder durch eine Kombination von allem abgesichert. So kann das gleiche Register oder der gleiche Speicher folgendermaßen abgesichert werden:

  • Räumlich verdreifacht auf drei verschiedene Chips oder Speichersektoren (Hardware-Redundanz).
  • Dreifach geklont in drei verschiedenen Speichermaps innerhalb desselben Chips (Software-Redundanz).
  • Dupliziert in zwei Speichern unterschiedlicher Technologie, wie z.B. EEPROM und Flash (Hardware-Diversifizierung).
  • Doppelte Daten in zwei verschiedenen Formaten oder mit zwei verschiedenen Kodierungen, z.B. Little endian und Big endian (Software-Diversifizierung).
  • Gespeichert in einem Speicher, der speziell für Anwendungen entwickelt wurde, die empfindlich auf kosmische Strahlung reagieren (Hardware-Hardening).
  • Abgesichert mit einem Algorithmus zur kontinuierlichen Fehlererkennung und -korrektur, wie z.B. ECC-Technologien (Software-Hardening).
  • Eine Kombination aus einer der oben genannten Techniken.

Es liegt auf der Hand, dass die Technik und insbesondere die Luftfahrt aus ihren Fehlern und aus anderen Sektoren lernt, um die Ausrüstung immer robuster, toleranter oder sogar immun gegen Ausfälle zu machen. Insbesondere die verschiedenen Techniken zur Ablesung der Instrumente in der Luftfahrt, selbst unter den ungünstigsten Umständen, geben diesem Sektor eine garantierte Sicherheit und eine garantierte Unterstützung. Und deshalb sind Anomalien oder widrige Umstände kein Hindernis mehr, um Sie sicher und gesund an Ihr Ziel zu bringen.

 

Avengers over the sea

Referenzen:

[1] Abbildung 1 aus Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Bermuda_Triangle

[2] Abbildung 2 aus Wikipedia: Magnetosphäre – Wikipedia, die freie Enzyklopädie

[3] Abbildung 3 aus Wikipedia: Anomalie im Südatlantik – Wikipediahttps://en.wikipedia.org/wiki/South_Atlantic_Anomalyhttps://en.wikipedia.org/wiki/South_Atlantic_Anomaly

 

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