Prof. Ulrich Walter - Wissen schafft was
Prof. Ulrich Walter ist Diplom-Physiker, Wissenschafts-Astronaut und schreibt Kolumnen für N24 Online
Univ.-Prof. Prof. h.c. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Ulrich Walter Diplom-Physiker, Wissenschafts-Astronaut Herr Ulrich Walter, Jahrgang 1954, ist Ordinarius für Raumfahrttechnik an der Technischen Elite-Universität München. Nach dem Studium der Physik an der Universität Köln, an den Argonne National Laboratories in Chicago und an der University of California in Berkeley, wurde er im Jahre 1987 ins Deutsche Astronautenteam berufen und trainierte bis zu seiner Shuttle Mission D-2, 26. April bis 6. Mai 1993, am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR, in Köln-Porz und am Raumfahrtzentrum der NASA in Houston. Es folgten Stationen beim DLR und bei der IBM. Seit März 2003 leitet er den Lehrstuhl für Raumfahrttechnik an der Technischen Universität München und lehrt und forscht im Bereich Raumfahrttechnologie und Systemtechnik. Seine Schwerpunkte sind Echtzeit-Robotik im Weltraum, Intersatelliten-Kommu­nikations-Technologien, Technologien für planetare Erkundungen und Systemmodellierung und -optimierung. Herr Walter ist unter anderem Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats des Deutschen Museums und Präsident des Hermann-Oberth-Museums in Feucht. Er ist zudem erfolgreich als Autor und Publizist tätig. Prof. Walter wurde bundesweit zum Professor des Jahres 2008 in der Kategorie Ingenieurwissenschaften und Informatik gewählt. 
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Prof. Ulrich Walter - Wissen schafft was Wie die Nasa Gefahren berechnet

Versicherungen stufen Raumfahrt als ultra-gefährlich ein. Wie gefährlich ist sie wirklich? Und wie können Astronauten damit leben?

Eine häufig an mich gestellte Frage ist: „Herr Walter, hatten Sie eigentlich keine Angst, als Sie damals da hochflogen?“. Interessanterweise fragen mich das nur Frauen, nie Männer. Was sie eigentlich meinen ist: „Ein Raumflug ist sehr gefährlich. Davor hat eigentlich jeder Angst. Sie etwa nicht?“ Schauen wir uns also an, wie gefährlich ein Raumflug wirklich ist und welche gefühlsmäßige Beziehung Menschen zu Gefahren haben.

So bewertet man Risiken

Ein wichtiger Punkt ist, dass man Gefahren (gefährliche Ereignisse) jeglicher Art systematisch erfassen kann, nämlich durch den formalen Begriff „Risiko“. Ein Risiko hat zwei unterschiedliche Ausprägungen (formal: Dimensionen). Da gibt es zunächst die Schadenshöhe eines Ereignisses (engl. impact), also das was wir eigentlich als Gefahr bezeichnen. Manche Ereignisse können gravierende Schäden hervorrufen, andere weniger gravierende. Auf der anderen Seite gibt es die Wahrscheinlichkeit (engl. probability), mit der ein gefährliches Ereignis eintreten kann. Gewisse Gefahren treten einfach wahrscheinlicher ein als andere, und die, die häufiger eintreten können, sind insgesamt risikovoller.

Die NASA benutzt für die Risikoanalyse ihrer Missionen meist die Risk Assessment Code (RAC) Matrix, etwa zur Risikobewertung von Ereignissen auf der Internationalen Raumstation. Hierbei unterteilt sie jede Dimension in fünf Schweregrade und erhält somit eine schön übersichtliche 5x5 Risikomatrix. Ein Risiko lässt sich nun einfach so quantifizieren: Risiko = Auswirkung x Wahrscheinlichkeit. Dadurch wird sofort klar, die eigentlich gefährlichen Ereignisse sind die roten Felder, die „primary risks“ mit Schweregrad-Produktwerten von größer als 15. Nur auf sie muss man sich konzentrieren. 

Die Risk Assessment Code (RAC) Matrix der NASA (Foto: NASA)

Das 0??–Problem

Die Realität ist manchmal komplizierter als diese Matrix, denn der Impact kann tatsächlich zwischen Null und unendlich liegen und die Wahrscheinlichkeit kann gegen Null gehen. Die wirklich kniffeligen Ereignisse sind die, bei denen der Impact gegen unendlich geht, während die Wahrscheinlichkeit gleichzeitig fast Null wird. Ein Beispiel. Das Risiko eines großen Asteroideneinschlags auf die Erde, der Millionen von Menschenleben kostet, ist extrem gering, etwa ein Mal pro 10.000 Jahre, aber seine Auswirkung ist eben extrem groß. Ein solches Ereignis bezeichne ich gerne als 0??–Problem. Selbst mathematisch lässt sich so ein Ergebnis nicht fassen, das Produkt kann irgendwo zwischen 0 und ? liegen.

Das Problem mit 0?? äußert sich auch in der gefühlsmäßigen Einordnung einer solchen Gefahr. Für manche ist ein Asteroideneinschlag das schlimmste was passieren kann, für andere nicht erwähnenswert, weil er eben praktisch nie passiert.

So denkt die Versicherungswirtschaft …

Wo in der Matrix liegt nun das Ereignis „Fataler Ausgang einer Raumfahrtmission“? Da gibt es zunächst die unbemannten Missionen. Deren Risiko lässt sich am besten am Versicherungswert ablesen. Die Versicherungswirtschaft nimmt keine RAC-Matrix, sondern rechnet das Risiko in Euro und Cent aus. Die Wahrscheinlichkeit, mit der eine unbemannte Rakete abstürzt, beträgt heutzutage etwa 2 Prozent und der Wert eines Kommunikationssatelliten in GEO typischerweise 300 Millionen Euro, also Risiko = 0,02 x 300 Millionen Euro = 6 Millionen Euro plus Versicherungs(Risiko)aufschlag macht typischerweise insgesamt 8 bis 10 Millionen Euro Versicherungsprämie. So hohe finanzielle Einzelrisiken gibt es woanders auf der Welt nur selten, weshalb Raumfahrt in der Versicherungswirtschaft als „ultra-hazardous endeavour“ eingestuft wird.

Und bemannte Missionen? Wie bewertet man den Tod eines Astronauten? Die deutsche Allianz und die AXA-Versicherung haben damals im Jahre 1992 auf Anfrage des deutschen Astronautenbüros lieber die Finger von einer Lebensversicherung der D-2 Astronauten gelassen, egal was und wie. Da waren US-Lebensversicherer pragmatischer:

„Wie hoch soll der Versicherungsschutz sein?“

„2 Millionen Dollar“.

„Dafür beträgt die einmalige Prämie 5.000 Dollar.“

Das war günstig. Daher haben wir uns damals über eine amerikanische Lebensversicherung abgesichert.

So denkt die NASA …

Aber welche Risiken akzeptiert die NASA für ihre Astronauten? Sie umgeht das Problem einer objektiven Bewertung des Impacts „Tod“, indem sie lediglich für die Wahrscheinlichkeit eines fatalen Ereignisses Vorgaben macht. Nehmen wir das damalige Space Shuttle. Die NASA-Vorgabe für einen fatales Ereignis bei den ersten Flügen war 1:12 (also 1 fataler Flug auf den ersten 12, tatsächlich ging alles gut) und bei den späteren Flügen 1:100. Mit zwei abgestürzten Shuttles betrug die Wahrscheinlichkeit tatsächlich 2:135+ (+ bedeutet, dass die Shuttles weitere erfolgreiche Flüge hätten absolvieren können, die Flüge aber nach dem 135. eingestellt wurden).  

Wie ist das mit zukünftigen bemannten Raumflügen? Auf Anfrage eines Journalisten ließ die NASA über ihren stellvertretenden Entwicklungs-Administrator für Explorationsmissions-Entwicklung, William C. Hill, in einer E-Mail halboffiziell verlautbaren: „Der tatsächliche Verlust einer Crew hängt von der konkreten Mission ab.“ Nun ja, da drückt sich jemand vor genauen Angaben. In einem unbedachten Moment haben sich die Sicherheitsexperten der NASA konkreter geäußert. Ihnen zufolge akzeptiert die NASA bei zukünftigen Flügen in den 2030er Jahren zum Mars oder zu Asteroiden eine Wahrscheinlichkeit von 1:75. Diese Gesamt-Missionsvorgabe hat die NASA für die Zulieferer des Shuttle-Nachfolgers Space Launch System (SLS) plus Orion-Raumfahrzeug in konkrete Vorgaben entsprechend heruntergebrochen. Demnach muss Lockheed Martin für Orion insgesamt 1:400 nachweisen, wobei 1:650 auf Start und Landung entfallen, und Boeing, das die Trägerrakete SLS herstellt, muss 1:650 für einen Raketenstart nachweisen. Genau genommen müssen sie gegenüber der NASA interne Entwicklungs- und Produktionsprozesse nachweisen, die über Zuverlässigkeitsanalysen, etwa der MTBF-Analyse, theoretisch ein 1:x bedeuten.  

Und so denkt man als Astronaut …

Soweit die anvisierten Unfallwahrscheinlichkeiten. Das alles entscheidende Gesamtrisiko muss jeder Astronaut selbst bewerten. Wie hoch bewerten ich und meine Familie meinen Tod? Dies angesichts der Wahrscheinlichkeit, dass der tödliche Fall eintreten kann, ist mein Risiko, das ich bzw. meine Familie zu tragen hat. Die persönlichen Bewertungen gehen da oft stark auseinander. Während man als Astronaut oft dazu tendiert zu sagen: „Wenn ich sterbe, dann war es mir das wert“, sieht die Familie das meist ganz anders. Daher ist jeder Astronaut gut beraten, bereits vor seiner Bewerbung zum Astronauten, diesen Punkt einvernehmlich mit seinem Lebenspartner und in Verantwortung an seine Kinder lösen.

Und wie ist das nun mit der Angst vor einer Mission? Es ist wie mit der Angst vor dem Autofahren. Jeder kennt das Risiko, in einem Autounfall ums Leben zu kommen, nämlich etwa 4000 Tote pro Jahr. Warum steigt jeder von uns trotzdem in sein Auto und zwar ohne Angst? Es ist der tägliche Umgang mit dem Auto und dem Verkehr. So entwickelt man zu einer anfangs abstrakten Gefahr eine ganz persönliche Beziehung. Vor einer unbekannten Gefahr hat man Angst. Wenn man sich tagtäglich mit ihr auseinandersetzt, wird aus Angst Sorge. Angst lähmt. Das darf keinem passieren, weder auf der Straße und erst recht nicht im Weltraum. Mit Sorgen umzugehen, das muss jeder von uns im Leben lernen.

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