Massiver Sonnensturm 2021: Ein Sonnensturm ist ein Ausstoß von hochmagnetisierten Teilchen von der Sonne. (Quelle: NASA, Datei)
Die Auswirkungen eines Sonnensturms könnten eine Bedrohung für das Internet darstellen. Alles, was Sie wissen müssen: Nachdem wir im Jahr 2020 Zeugen einer Pandemie, eines Heuschreckenangriffs und einer Zikadeninvasion wurden, witzelten Meme-Seiten, dass Menschen widerstandsfähig sind und sogar einen Angriff von Außerirdischen überleben könnten. Aber können wir ohne unser Internet überleben? Nein, keine Außerirdischen, aber unsere eigene Sonne hat die Macht, eine ‘Internet-Apokalypse’ auszulösen, laut einer neuen Studie.
Das auf der ACM SIGCOMM 2021-Konferenz im letzten Monat präsentierte Papier stellte fest, dass ein starker Sonnensturm eine Störung des Internets verursachen, Seekabel und Kommunikationssatelliten beschädigen kann. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit eines extremen Weltraumwetterereignisses innerhalb der nächsten zehn Jahre bei 1,6 bis 2 Prozent liegt.
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Was ist ein Sonnensturm?
Ein Sonnensturm oder ein koronaler Massenauswurf, wie es die Astronomen nennen, ist ein Ausstoß von stark magnetisierten Teilchen von der Sonne. Diese Partikel können mehrere Millionen Kilometer pro Stunde zurücklegen und brauchen etwa 13 Stunden bis fünf Tage, um die Erde zu erreichen.
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Die Erdatmosphäre schützt uns Menschen von diesen Partikeln. Aber die Partikel können mit dem Magnetfeld unserer Erde interagieren, starke elektrische Ströme an der Oberfläche induzieren und von Menschenhand geschaffene Strukturen beeinflussen.
Der erste aufgezeichnete Sonnensturm ereignete sich 1859 und erreichte die Erde in etwa 17 Stunden. Es beeinträchtigte das Telegrafennetz und viele Betreiber erlitten Stromschläge. Ein Sonnensturm im Jahr 1921 traf New Yorker Telegrafen- und Eisenbahnsysteme und ein weiterer kleiner Sturm brach 1989 das Stromnetz in Quebec, Kanada, zusammen.
Ein Bericht aus dem Jahr 2013 stellte fest, dass, wenn heute ein Sonnensturm ähnlich dem von 1859 die USA trifft, etwa 20 bis 40 Millionen Menschen 1-2 Jahre lang ohne Strom sein könnten und die wirtschaftlichen Gesamtkosten 0,6 bis 2,6 Billionen US-Dollar betragen.
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Die rasante Entwicklung der Technologie fand in den letzten drei Jahrzehnten statt als sich die Sonne in einer Phase geringer Aktivität befand und es nur sehr begrenzte Studien darüber gibt, ob unsere derzeitige Infrastruktur einem starken Sonnensturm standhält.
„Die Sonne durchläuft einen 11-Jahres-Zyklus – Zyklen hoher und niedriger Aktivität. Es hat auch einen längeren 100-Jahres-Zyklus. In den letzten drei Jahrzehnten, als die Internet-Infrastruktur boomte, war es eine niedrige Zeit. Und sehr bald, entweder in diesem oder im nächsten Zyklus, nähern wir uns den Höhepunkten des 100-Jahres-Zyklus. Es ist also sehr wahrscheinlich, dass wir im Laufe unseres Lebens einen starken Sonnensturm sehen“, erklärt die Autorin des Papiers, Sangeetha Abdu Jyothi, in einem Zoom-Anruf. Sie ist Assistenzprofessorin im Fachbereich Informatik der University of California, Irvine.
Indien vs. Internet
Sie erklärt, dass längere Seekabel anfälliger für höhere Risiken sein können. Modellstudien, um zu verstehen, wie sich die Konnektivität auf Länderebene auswirken wird, zeigten, dass die Mehrheit der Kabel, die Indien verbinden, nicht betroffen sein werden. „Selbst im Szenario mit hohem Ausfall bleibt eine gewisse internationale Konnektivität bestehen (z. B. Indien nach Singapur, Naher Osten usw.). Anders als in China verlieren die wichtigsten Städte Mumbai und Chennai auch bei hohen Ausfällen nicht die Konnektivität“, fügt das Papier hinzu.
Sie erklärt, dass Indien im Vergleich zu den USA weniger verwundbar ist, aber wir wissen nicht viel über die Stärke von Sonnenstürmen und ob ein starker Sonnensturm Indien treffen kann. „Die Länder in den unteren Breiten sind einem viel geringeren Risiko ausgesetzt. Aber wir brauchen mehr Studien, um die Auswirkungen vollständig zu verstehen. Ich bin Informatiker und meine Modelle zeigen, dass Asien sicher ist. Aber was ist die Schwelle, kann ich nicht sagen. Wir brauchen neue Modelle, die Astrophysik, Elektrotechnik und das Verständnis der Meeresmerkmale vereinen“, fügt sie hinzu.
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Wie kann man unser Internet retten?
Kürzlich wurde geschätzt, dass eine eintägige Internetunterbrechung in den USA einen wirtschaftlichen Schaden von etwa 7 Milliarden US-Dollar verursachen kann. Das neue Papier erwähnt eine „Shutdown-Strategie“, die dazu beitragen kann, den Verbindungsverlust während und nach einem Sonnensturm zu minimieren. Ähnlich wie wir Stromnetze abschalten, kann eine vorübergehende Internetabschaltung unsere Geräte während eines Solarereignisses schützen und die Fortsetzung der Dienste sicherstellen.
„Dafür brauchen wir ein systematischeres Protokoll. Sowohl die NASA als auch die Europäische Weltraumorganisation haben jetzt Sonden, die einen Sonnensturm erkennen können. Wir können also ungefähr 13 Stunden Warnung bekommen. Experten aus unterschiedlichen Bereichen müssen zusammenkommen, um Protokolle für Energieversorger und Internet Service Provider zu entwickeln. Außerdem hängt das heutige Gesundheitssystem von Strom und dem Internet ab, und wir brauchen eine Fallback-Strategie“, erklärt sie.
Prof. Dibyendu Nandi von den Indian Institutes of Science Education and Research, Kolkata, unterstreicht die Bedeutung der Studie in Bezug auf die Verwundbarkeit „unseres kritischen Internet-Backbone, nämlich Unterwasser-Glasfaserkabel“. „Am Boden können durch Sonnenstürme induzierte geomagnetische Variationen große Ströme in Strom leitenden Netzen induzieren. Dies ist potenziell schädlich. Obwohl Glasfaser-Internetkabel selbst keine Leiter sind, behauptet die Studie, dass elektronische Komponenten, die Teil solcher Netzwerke sind, durch einen sehr starken Sonnensturm unbrauchbar werden können“, erklärt Prof. Nandi, Teil des Center of Excellence in Space Sciences Indien bei IISER Kolkata, das an der Entwicklung des Verständnisses beteiligt ist, das für die Vorhersage von Sonnenstürmen erforderlich ist.
„Unabhängige Sonnenbeobachtungen zeigen, dass solare Superstürme, die solch großen Schaden anrichten können, nur wenige Male in einem Jahrhundert auftreten können. Angesichts ihres Potenzials, unsere moderne Gesellschaft in großem Umfang zu stören, helfen uns solche Studien jedoch, Maßnahmen zur Reduzierung ihrer Auswirkungen vorzubereiten und zu ergreifen“, fügt er hinzu.
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