Vad är en fallande misslyckande?
Ett kaskadfel är ett tillstånd för sammankopplade system när felet i en del eller en komponent kan leda till ett fel i relaterade områden i systemet som sprider sig till punkten för ett övergripande systemfel. Det finns många typer av fallande händelser som kan inträffa i naturliga och konstgjorda system, från elektriska och datorsystem till politiska, ekonomiska och ekologiska system. Forskningsområdet känt som komplexitetsvetenskap försöker definiera grundorsakerna till sådana misslyckanden för att bygga in skyddsåtgärder som kan förhindra dem i framtiden.
En vanlig men svårt att förutsäga typ av kaskadfelhändelse är en enda punkt för fel, där en komponent misslyckas och på ett oförklarligt sätt leder till en dominoeffekt, vilket utlöser en snabb spridning av tillståndet till andra delar av systemet. Ett exempel på detta ägde rum 1996 i Förenta staterna, då en kraftledning i delstaten Oregon misslyckades och utlöste ett massivt fel i elnätet i de västra USA: s stater och Kanada, som påverkade mellan 4 000 000 och 10 000 000 kunder. När överföringsledningen misslyckades förorsakade det regionala elektriska nätet att bryta upp i separata överföringsöar som inte kunde hantera den ökade belastningen, och sedan misslyckades, vilket ledde till att hela systemet kollapsade. Ett liknande fallande misslyckande inträffade i den mellersta västra delstaten Ohio 2003, vilket ledde till den största elektriska mörkläggningen i USA: s historia.
Ofta innebär ett kaskadfel flera system som misslyckas på grund av fjärilseffekten, där en till synes mycket liten händelse krusas ut för att producera en mycket större. Ett exempel på detta är kraschen av ett DC-10-flygplan över Paris, Frankrike, 1974 och dödade alla ombord. En senare undersökning av orsaken till kraschen avslöjade att en lastdörr inte hade fästs ordentligt. Den man som är mest ansvarig för detta påstådda kunde inte läsa engelska och kunde därför inte läsa instruktionerna för hur man ordentligt fäster dörren.
Den tekniska konstruktionen för lastdörren tillät att den stängdes utan att spärrarna var helt inkopplade. När flygplanet klättrade till 3 962 meter, fick internt tryck dörren att vika, och den explosiva dekompressionen runt dörren när det blåste av skadade hydrauliska kontroller i området, vilket fick piloterna till slut att förlora fullständig kontroll över flygplan. Det är svårt att fastställa grundorsaken till ett sådant fallande fel. Det sträcker sig över utbildningsregionerna, regeringspolitiken för anställning av invandrare, ingenjörskonstruktioner för hydraulik och flygelektronik och informella sociala stödsystem inom arbetsmiljön.
Elnätet i högspänningssystem är det mest anmärkningsvärda exemplet på stora kaskadfelhändelser, men fel i stora system är inte sällsynta. Från trafikstockningar till marknadskrascher, eller skogsbränder som börjar med en enda gnista, är stora systemkrascher ofta ett direkt resultat av det som kallas en bysantinsk felhändelse, där ett element i ett system misslyckas på ett ovanligt sätt, ofta fortsätter att fungera och förstöra miljön innan den stängs av helt. Sådana händelser avslöjar ett underliggande tillstånd för alla komplexa system som beskrivs av kaosteorin, som är känsligt beroende. Varje del av ett system förväntas bete sig inom ett visst antal parametrar, och när det strömmar utanför det området kan det starta en kedjereaktion som ändrar hela systemets beteende.
Kessler-syndromet är ett exempel bland många där vetenskapen försöker komma framför kurvan och förutsäga ett kaskadfel innan det inträffar. Baserat på teorierna om Donald Kessler 1978, en amerikansk forskare som arbetar för National Aeronautics and Space Administration (NASA), kartlägger den effekterna av kollisionen av föremål i låg jordbana (LEO). Sådana kollisioner med tiden kommer att driva en exponentiell ökning av antalet små partiklar i LEO, känt som ett skräpbälte, vilket gör resor till rymden mycket riskfylldare än tidigare. Över 500 000 bitar av skräp i omloppsbana som reser upp till 17 500 mil per timme (28 164 kilometer i timmen) spåras från och med 2011 kontinuerligt för att undvika framtida katastrofala kollisioner. En partikel så liten som en marmor kan göra oåterkallelig skada på ett militärt eller vetenskapligt rymdskepp vid påverkan, vilket kan leda till möjliga dödsfall eller politiska och ekologiska effekter av oförutsedda proportioner.