Was ist ein Kaskadenfehler?
Ein Kaskadenfehler ist eine Bedingung für miteinander verbundene Systeme, wenn der Ausfall eines Teils oder einer Komponente zu einem Ausfall in verwandten Bereichen des Systems führen kann, der sich bis zum Ausfall des Gesamtsystems ausbreitet. Es gibt viele Arten von kaskadierenden Fehlerereignissen, die in natürlichen und vom Menschen geschaffenen Systemen auftreten können, von elektrischen und Computersystemen bis zu politischen, wirtschaftlichen und ökologischen Systemen. Das als Komplexitätswissenschaft bekannte Forschungsfeld versucht, die Ursachen für solche Fehler zu definieren, um Garantien zu schaffen, die sie möglicherweise in Zukunft verhindern können.
Ein häufig auftretender, jedoch schwer vorhersagbarer Typ von Kaskadenausfallereignis ist ein einzelner Ausfallpunkt, bei dem eine Komponente ausfällt und unerklärlicherweise zu einem Dominoeffekt führt, der eine rasche Ausbreitung des Zustands auf andere Teile des Systems auslöst. Ein Beispiel hierfür war 1996 in den USA zu finden, als eine Stromleitung im Bundesstaat Oregon ausfiel und einen massiven Ausfall des Stromnetzes in den westlichen US-Bundesstaaten und in Kanada auslöste, von dem 4.000.000 bis 10.000.000 Kunden betroffen waren. Wenn die Übertragungsleitung ausfiel, zerfiel das regionale Stromnetz in separate Übertragungsinseln, die der erhöhten Last nicht standhalten konnten, und fiel aus, was zum Zusammenbruch des gesamten Systems führte. Ein ähnlicher Kaskadenfehler trat 2003 im mittleren Westen des US-Bundesstaates Ohio auf, der zu dem größten Stromausfall in der Geschichte der USA führte.
Bei einem Kaskadenfehler treten häufig mehrere Systeme auf, die aufgrund des Schmetterlingseffekts ausfallen, wobei ein scheinbar sehr kleines Ereignis zu einem viel größeren Ereignis führt. Ein Beispiel hierfür ist der Absturz eines DC-10-Flugzeugs über Paris im Jahr 1974, bei dem alle an Bord getötet wurden. Eine spätere Untersuchung der Absturzursache ergab, dass eine Laderaumtür nicht ordnungsgemäß befestigt war. Der Mann, der am direktesten dafür verantwortlich war, konnte angeblich kein Englisch lesen und war daher nicht in der Lage, die Anweisungen zum ordnungsgemäßen Befestigen der Tür zu lesen.
Das technische Design der Ladetür ermöglichte das Schließen, ohne dass die Riegel vollständig eingerastet waren. Als das Flugzeug auf 3.962 Meter anstieg, gab die Tür aufgrund des Innendrucks nach, und die explosive Dekompression um die Tür verursachte das Abblasen beschädigter Hydrauliksteuerungen in der Umgebung, wodurch die Piloten schließlich die vollständige Kontrolle über das Flugzeug verloren Flugzeug. Die Ursache eines solchen Kaskadenfehlers ist schwer zu bestimmen. Es erstreckt sich über die Regionen Bildung, Regierungspolitik für die Einstellung von Einwanderern, Konstruktionsentwürfe für Hydraulik und Avionik und informelle soziale Unterstützungssysteme im Arbeitsumfeld.
Die Stromnetze von Hochspannungssystemen sind das bemerkenswerteste Beispiel für große kaskadierende Fehlerereignisse, aber Fehler in großen Systemen sind nicht selten. Von Staus über Marktabstürze bis hin zu Waldbränden, die mit einem Funken beginnen, sind große Systemabstürze häufig die direkte Folge eines so genannten byzantinischen Fehlerereignisses, bei dem ein Element eines Systems auf ungewöhnliche Weise ausfällt und häufig weiterhin ausfällt Funktionieren Sie und beschädigen Sie seine Umgebung, bevor es vollständig heruntergefahren wird. Solche Ereignisse offenbaren einen Grundzustand aller komplexen Systeme, die durch die Chaostheorie beschrieben werden, nämlich die empfindliche Abhängigkeit. Von jedem Teil eines Systems wird erwartet, dass es sich innerhalb eines bestimmten Bereichs von Parametern verhält. Wenn es außerhalb dieses Bereichs abweicht, kann es eine Kettenreaktion auslösen, die das Verhalten des gesamten Systems verändert.
Das Kessler-Syndrom ist eines von vielen Beispielen, bei denen die Wissenschaft versucht, die Kurve voranzutreiben und ein Kaskadenversagen vorherzusagen, bevor es auftritt. Basierend auf den Theorien von Donald Kessler aus dem Jahr 1978, einem US-amerikanischen Wissenschaftler, der für die National Aeronautics and Space Administration (NASA) arbeitet, werden die Auswirkungen der Kollision von Objekten in der Erdumlaufbahn (LEO) aufgezeichnet. Solche Kollisionen führen im Laufe der Zeit zu einem exponentiellen Anstieg der Anzahl kleiner Partikel in LEO, einem so genannten Trümmergürtel. Dadurch werden Reisen in den Weltraum viel riskanter als zuvor. Ab 2011 werden kontinuierlich über 500.000 Trümmerstücke in der Umlaufbahn mit einer Geschwindigkeit von bis zu 17.500 Meilen pro Stunde (28.164 Kilometer pro Stunde) verfolgt, um zukünftige katastrophale Kollisionen zu vermeiden. Ein Partikel von der Größe eines Marmors kann beim Aufprall eines militärischen oder wissenschaftlichen Raumfahrzeugs irreparablen Schaden anrichten, was zu möglichen Todesfällen oder politischen und ökologischen Auswirkungen in unvorhergesehenem Ausmaß führen kann.