in Wissenschaft & Frieden 1988-4: Die neue nukleare Aufrüstung: Großbritannien und Frankreich

zurück vor

Nationale Teststätte für SDI

von Friedens- und KonfliktforscherInnen

Der 23. März dieses Jahres markiert den fünften Jahrestag der Strategischen Verteidigungsinitiative, die der Nation von Präsident Reagan 1983 über das Fernsehen verkündet worden war. Heute sind die grundsätzlichen Probleme des Baus einer zuverlässigen weltraumgestützten Verteidigung gegen ballistische Raketen einer Lösung keinen Schritt näher als damals. Die "Organisation für die strategische Verteidigungsinitiative" (SDIO) hat einen rapiden Fortschritt in einer Reihe von Schlüsseltechnologien verkündet, und einige Technologien, die für die Strategische Verteidigung entwickelt werden sollen, weisen tatsächlich schnellere Fortschritte auf als erwartet.

Aber die Technologie, die SDIO-Direktor Leutnant General James Abrahamson „den langen Pfahl im Zelt“ genannt hat, ist immer noch das prinzipielle und letztendlich unlösbare technologische Hindernis bei einer Verteidigung gegen ballistische Raketen – das Problem, zuverlässige Computer-Software zu entwickeln, die gleich bei der ersten Anwendung im kompletten SDI-System unter realistischen Bedingungen funktioniert. Es gibt eine ausschlaggebende Besonderheit von SDI, die jedes Vertrauen an die Zuverlässigkeit der System-Software ausschließt. SDI soll in einem Umfeld operieren, mit dem wir bisher keinerlei Erfahrung haben, dem eines Nuklearkrieges. Die Leistungsspezifikationen von SDI können nicht durch eine Überprüfung an realen Daten, die aus früheren Erfahrungen abgeleitet sind, eingeschätzt werden. Das gesamte Bild von SDI wird größtenteils das Ergebnis von Vermutungen sein. Ein einfaches Beispiel: Wir kennen die Reaktion eines Computer-kontrollierten Kommunikationsnetzes nicht, dessen Knoten und Verbindungen teilweise durch einen nuklearen Angriff beschädigt worden sind und wir können keinen Test machen, um das herauszufinden. Wir müssen die Daten für dieses Ereignis raten, und die Chance, daß wir falsch raten, ist groß. Weiterhin kann SDI nicht unter Gebrauchsbedingungen getestet werden, nicht einmal in einem Umfeld, daß die Gebrauchsbedingungen angemessen repräsentiert. Wir können keinen globalen Nuklearkrieg mit tausenden von Sprengköpfen auf dem Weg ins Ziel durchführen, um SDI zu testen. Und wir können die Umstände eines solchen Konflikts nicht realistisch simulieren, weil wir nicht genug darüber wissen, was in einem Nuklearkrieg passieren wird und weil wir keinen Zugang zu detaillierten Informationen darüber haben, was unsere Gegner entwickelt haben oder entwickeln werden, um die Effektivität ihrer Waffen sicherzustellen. Zuviele relevante Variablen eines Nuklearkriegs sind unbekannt und werden es bleiben. Darüberhinaus ist es sicher, daß viele der besonders kritischen Variablen sich ständig ändern, und zwar auf Arten, die schwer oder unmöglich herauszufinden sind. Gerade weil SDI die Pläne eines Gegners durchkreuzen soll, wird der Gegner alles tun, um sicherzustellen, daß es einen Weg gibt, die Kapazitäten des Systems zu umgehen. Kadetten in West Point lernen sehr früh in ihrer militärischen Ausbildung , „ Kein Schlachtplan überlebt den Kontakt mit dem Feind“. In den wenigen Fällen, wo die Aufmerksamkeit der Presse sich auf das Problem der SDI-Software konzentrierte, beschäftigte man sich mit Irrtümern oder Fehlern in der Software, die für das Befehls- und Kontrollsystem vorgesehen ist. Im Moment sind sich alle Computerwissenschaftler einig, daß die SDI-Software Fehler haben wird. Die Eastport-Gruppe, der Ausschuß aus Computerfachleuten, der von der SDIO eingesetzt wurde, um die Computer-Anforderungen von SDI einzuschätzen, berichtete: „Alleine wegen ihrer unvermeidlichen Größe wird die Software, die in der Lage ist, die Aufgabe des Battle Management zu erfüllen, Irrtümer enthalten“. Es gibt mindestens zwei Ebenen der Software-Entwicklung und auf jeder gibt es verschiedene Arten von Irrtümern. Irrtümer kommen sowohl in der frühen Phase des Entwurfs vor als auch in der Phase, in der die Instruktionen kodiert werden. Die Presse hat sich hauptsächlich auf den zweiten Fehlertyp konzentriert und dabei oft den Eindruck erweckt, daß ein solcher Fehler nur einen kleinen Teil des Systems beträfe. Die Erfahrung zeigt aber, daß sogar ein einziger kleiner Kodierungsfehler das komplette Versagen eines komplexen Systems bewirken kann. Die verengte Sichtweise führt zu einer Verdeckung des zusätzlichen Problems der Entwurf-Fehler, in denen Software-Spezifikationen unkorrekt geschrieben werden. Auch perfektes Kodieren kann einen durch Entwicklungsfehler bedingtes Problem nicht beseitigen. Die SDIO hat das Mißverhältnis der Behandlung der Software-Ergebnisse verstärkt, indem sie unterstellt, daß es in der Lage ist, das System richtig zu entwerfen, obwohl der Prozeß der Fehlerbeseitigung anzweifelbar ist. Doch die SDIO hat keine glaubhafte Methode angeboten, wie Software-Spezifikationen zu schreiben seien, wenn niemand weiß, was SDI abverlangt wird, um uns vor einem nuklearen Angriff zu schützen.

Die Nationale Teststätte (National Test Bed/NTB)

Eins der größten Einzelprojekte im gesamten SDI-Budget ist ein weites Netzwerk von Computer-Einrichtungen und Simulationszentren. Im Januar erhielt Martin Marietta die erste Hälfte von vermutlich einer Milliarde DM, um mit der Entwicklung der Nationalen Teststätte (NTB) in Colorado Springs zu beginnen. Der Zweck der Anlage ist es, moderne Computersimulationen zur Entwicklung des SDI-Designs durchzuführen und die Arbeit an der Befehls- und Kontroll-Software für die Abwehr von ballistischen Raketen zu beginnen. Das NTB wird – falls es jemals fertig wird – das größte Simulations-Netzwerk der Welt sein, über die ganze USA und evtl. sogar in Übersee verteilt. Es soll das Umfeld konstruieren und simulieren, in dem das stationierte SDI funktionieren soll, die Arten von Angriffen, auf die SDI reagieren muß und die Waffen sowie die Gesamtstruktur, die für die Abwehr ballistischer Raketen am effektivsten ist. Der Zweck des NTB ist einzuschätzen, ob eine weltweite Raketenabwehr durchführbar ist oder nicht, und wenn ja, wie sie auszusehen hat. Die Testanlage wird zunächst aus acht verteilt gelegenen Einrichtungen bestehen, die die Computerressourcen der Nationalen Test Einrichtung (NTF) in der Falkon Air Force Station in Colorado Springs benutzen. Die Testbed-Sektionen, die bereits ausgewählt wurden, sind die SDIO-Büros im Pentagon; das Forschungszentrum der US-Army in Huntsville, Alabama; das Marineforschungslabor in Washington; das Weltraumzentrum der Air Force in Los Angeles; das Weltraumtechnologie-Zentrum der Air Force in Albuquerque, New Mexico; das Zentrum für Elektronische Systeme der Air Force in der Hanscomb Air-Force-Basis in Massachusetts; das Los Alamos Nationallaboratorium in New Mexico; und das Lawrence Livermore-Nationallaboratorium in Kalifornien. Die Planung schließt die Raketenstützpunkte in White Sands New Mexico; und das Kwajalein Atoll im Südpazifik, und Einrichtungen von größeren Unternehmen, die für das SDI-Programm arbeiten, ein.

Martin Marietta bekam einen Vertrag über 508 Millionen US $, um die Entwicklung des NTB anhand näherer Angaben der Air Force-Abteilung für Elektronische Systeme und der MITRE Corporation zu beginnen. Der Kongreß hat im Haushaltsjahr 1988 35 Mio $ für die Errichtung der nationalen Testeinrichtung veranschlagt, ein Zentrum, das bis zur Fertigstellung 100 Mio $ kosten wird und das möglicherweise ca.250 von 33.000 Quadratmetern Büroraum einnehmen wird. Die nationale Test-Einrichtung wird mit einem Cray 2, einem Cray XPM/48, zwei IBM 3090 mainframes arbeiten sowie mit einigen ähnlichen Maschinen, einschließlich eines experimentellen IBM RP3, der von IBM und der »Defense Advanced Research Projects Agency« entwickelt wird. Arbeitsstationen der »Sun and Digital Equipment Corporation« werden benutzt.

Der Ausschreibungstext für die Nationale Teststätte, gibt Auskunft darüber,„daß das Programm für die Nationale Teststätte ein abgestuftes Hardware-,Software- und Einrichtungsprogramm ist, dessen Ziel es ist, eine umfangreiche Kapazität bereitzustellen für den Test, die Einschätzung und den Vergleich von alternativen Bauplänen für die strategische Verteidigung gegen ballistische Raketen, für das Battle Management sowie die Befehls-, Kontroll- und Kommunikationsstruktur... Das NTB wird die Armee, die Marine, die Luftwaffe, das Energieministerium und andere nationale Test- und Demonstrationseinrichtungen, eingeschlossen vorhandene Flächen, Labors und Unternehmens-Einrichtungen, zu einer einzigen, auf verschiedene Orte verteilten, Ressource zur Steuerung und Kontrolle der vielen SDI-Simulationen,-Demonstrationen und -Experimente verknüpfen.“ Die Nationale Testeinrichtung wird laut Ausschreibung der zentrale Angelpunkt des NTB und soll möglicherweise als Einrichtung in Regierungseigentum, aber von Unternehmen betrieben, operieren, ähnlich wie die Los Alamos und die Lawrence Livermore Labors. Das Kernprogramm der Nationalen Teststätte wird folgendermaßen aussehen:

Die SDIO hat 1992 als das Jahr angegeben, in dem eine Entscheidung über die Stationierung einer Phase 1 – Version einer weltraumgestützten Raketenabwehr getroffen werden kann.

Leistung und Grenzen der Computer-Simulation

Der Anspruch, daß das NTB uns sagen kann, ob SDI funktioniert oder nicht, basiert auf einem fundamentalen Mißverständnis des Wertes von Computer-Simulation. Computersimulationen sind oft sehr hilfreiche Werkzeuge in der Analyse vorgesehener Systeme. Simulationen können z.B. viele unbrauchbare Entwürfe eines geplanten Systems aussortieren, bevor sie zu Prototypen entwickelt werden –das spart eine Menge Zeit und Geld. Simulationen können als Möglichkeit zur Einschätzung von »Was wäre wenn«- Szenarios benutzt werden; das ist wesentlich billiger und normalerweise schneller als Tests mit dem System, nachdem es gebaut und in Gebrauch genommen wurde. Simulationen können »beinahe«-Experimente liefern für Situationen, die nicht reproduziert werden können oder die zu gefährlich für einen Test sind, z.B. das Verhalten einer Flugzeugkonstruktion unter extremen Wetterbedingungen. Simulationen können ebenso sinnvoll sein im Training von Menschen. Der Wert von Flugsimulatoren beim Training von Piloten an sehr komplexen Flugzeugen ist bedeutend. Im allgemeinen sind Simulationen nützlich in der Analyse sehr komplexer Systeme, weil sie ein Werkzeug bereitstellen, mit dem die Leistung eines hypothetischen Systems zerlegt wird in Teile und Zeitrahmen, die handhabbar sind und untersucht werden können. Die Grenzen der Simulation sind ebenfalls gut bekannt. Die grundlegendste Beschränkung ist die, daß eine Simulation nur so gut sein kann, wie die Annahmen, mit denen das Simulationsmodell gebaut worden ist. Je angemessener diese Annahmen die reale Welt wiederspiegeln, desto angemessener und nützlicher wird die Simulation sein. Das setzt natürlich voraus, daß die Realität tatsächlich bekannt, verstanden und handhabbar ist. »Simulation« von Situationen, für die es keine angemessenen, realen Daten gibt, sind eigentlich gar keine Simulationen;– sie sind eher hypothetische Präsentationen, die gewissen Ereignisketten in der Realität ähnlich sind. Aber angemessen repräsentieren sie lediglich die fiktionale Welt, wie sie die Planer der Simulation geschaffen haben. In der Computer Simulation besteht die Gefahr, daß Annahmen, die zum Bau eines Modells gemacht werden, so »echt« scheinen, daß sie scheinbar plausibel sind. In Wirklichkeit sind die Annahmen gerade ungenau genug, um eine Simulation zu erzeugen, die verzerrt, was in der Realität passiert oder passieren wird. Entwickler von Simulationen validieren ihre Modelle dadurch, daß sie ihre Voraussagen mit den realen Ereignissen vergleichen. Während Simulationen dabei behilflich sein können, unbrauchbare Modelle auszusortieren, bevor sie gebaut werden, können sie typischerweise nicht dafür genutzt werden, einen Entwurf zu finden, der ohne weitere Tests voll funktionsfähig ist. Das trifft besonders für sehr komplexe Systeme zu. Ingenieure führen heute zahllose, sehr teure Simulationen von komplexen Waffen und Flugsystemen durch, doch es treten immer noch Probleme auf, wenn die Waffen oder Flugzeuge gebaut und benutzt werden. Der B 1 Bomber z.B., das teuerste Flugzeug der Welt, war Gegenstand endloser Computer-Simulationen. Sie haben vermutlich gezeigt, daß der B-1 Bomber in der Lage ist, seine grundsätzliche Aufgabe zu erfüllen, nämlich die sowjetische Luftabwehr zu durchdringen und Atombomben abzuwerfen. Tests mit dem B 1 haben dagegen gezeigt, daß er einen Zusammenstoß mit einem Pelikan nicht übersteht, ein Ereignis, das zweifellos aus der Simulation ausgeschlossen war.

Selbst Pentagon-Repräsentanten haben betont, daß Computer-Simulation inadäquat für die Einschätzung der Zuverlässigkeit und Effektivität von Nuklearwaffen ist. Erfahrene Fachleute haben immer wieder ausgeführt, daß nur der unterirdische Test von Atomwaffen die »Qualität« des nuklearen Arsenals des Landes verläßlich prüft. Das ist das grundlegende Argument der Reagan-Administration gegen die Beteiligung an einem Atomtest-Moratorium oder einem umfassenden Teststopp-Abkommen. Ed Badolato, Deputy Assistant Secretary of Energy for Security Affairs sagte, sich gegen einen umfasssenden Teststopp-Vertrag aussprechend:„Kein anderer Bestandteil der militärischen Ausrüstung darf benutzt werden ohne grundsätzliche vorherige Tests. Panzer. Flugzeuge. Sogar Stiefel. Wir alle kennen die Horrorgeschichten über konventionelle Waffen, die ins Inventar gelangen ohne angemessen getestet zu sein und wir alle haben genug gehört über Waffen, die nicht richtig funktionieren, nachdem sie entwickelt wurden. Aber eine Atomrakete ist die komplexeste Waffe, die wir haben. Wir müssen sie testen wie sie gebraucht werden sollen, vor und nach der Entwicklung ... Würden Sie mit einem Flugzeug fliegen, das nur in einer Computer-Simulation getestet worden ist?“

Die Technologie nuklearer Gefechtsköpfe ist gut erforscht und wurde in vielen Jahren angemessen simuliert. Wenn immer noch Tests nötig sind, um die Systemzuverlässigkeit sicherzustellen, werden sie sicher noch wichtiger sein für den Entwurf, den Test und die Einschätzung einer weltraumgestützten strategischen Verteidigung, die noch kaum erforscht ist (und die wenig Aussicht darauf hat, gut erforscht zu werden) und die wesentlich komplexer und anspruchsvoller sein wird als ein nuklearer Sprengkopf. Wie auch immer – vollständige »end-to-end« -Tests eines strategischen Verteidigungssystems in einem Umfeld, das die Anwendungsbedingungen angemessen spiegelt, können nicht durchgeführt werden.

Computer-Simulation einer Raketenabwehr

Genaue Computer-Simulation eines nuklearen Angriffs und eines Gegenschlages um ein System adäquat zu konstruieren, wird aus einer Reihe von Gründen nie möglich sein. Erstens gibt es, wie oben ausgeführt, zu viele entscheidende Variablen in einem solchen Ereignis, die unbekannt sind und es bleiben werden. Ohne jede Erfahrung mit einem atomaren Weltkrieg wird jede Atomkriegs-Simulation eine sehr teure Vermutung und deshalb von Natur aus unsicher bleiben. Es gibt keine Möglichkeit, die Modelle, die von den Simulations-Computern in der Nationalen Teststätte benutzt werden, für gültig zu erklären. Ganz offensichtlich sind viele der entscheidenden Variablen des Modells nicht verifizierbar.

Das soll nicht heißen, daß die Forscher im NTB kein Atomkriegs-Modell entwickeln können. Sie können und werden Dutzende entwickeln. Alle arbeiten mit unterschiedlichen Annahmen und werden unterschiedliche Ergebnisse produzieren. Es gibt gute Gründe anzunehmen, daß die Forscher in der Lage sind, ein Modell zu konstruieren, in dem jede simulierte sowjetische Rakete vom simulierten Verteidigungssystem der USA zerstört wird, bevor sie ihr simuliertes Ziel erreicht. Es bleibt aber unmöglich zu beweisen, daß dieses Modell angemessen das repräsentiert, was bei einem wirklichen nuklearen Angriff passiert. Die Gefahr dieser Herangehensweise liegt in der Autorität, die einer visuell blendenden und systematisch überzeugenden Simulation zugesprochen wird, ungeachtet dessen, ob die Simulation das spiegelt, was zu einem künftigen Zeitpunkt wirklich passieren wird. Die Nationale Teststätte besitzt »Demonstrationsgelände«, auf denen solche Simulationen entwickelt und Fortschritte im Programm demonstriert werden können. Es dürfte schwierig sein, zu unterscheiden, ob die Simulationen zu Werbezwecken oder zur Einschätzung der Durchführbarkeit von SDI gemacht werden.

Zusammenfassung

Die Nationale Teststätte soll zur Beantwortung der Frage »Wird SDI funktionieren« gebaut werden. Doch die Anlage kann diese Frage nicht beantworten. Die Atomkriegsmodelle, die es benutzen wird, um die Durchführbarkeit und das Aussehen von SDI festzustellen, können nicht bewiesen werden. Die Software, die für NTB-Simulationen benutzt wird, wird zweifelhaft bleiben durch die Menge an unvorhersehbaren Irrtümern, heimlichen Computer »Viren«, das große Potential an Sicherheitsgefährdungen bei einem übers ganze Land ausgebreiteten Kommunikationsnetz und durch die Software-Probleme, die jedem komplexen Programm innewohnen. Jede »Antwort«, die das NTB gibt, wird eine sehr teure Vermutung sein – eine Vermutung, die die verführerische Autorität der wissenschaftlichen Analyse und hochspezialisierter Daten trägt. Die Software-Probleme von SDI sind schwer zu bändigen. Das ist kein Versagen der Technik, noch ist es etwas, was durch technischen Fortschritt zu heilen ist. Es ist einfach das Ergebnis der Unfähigkeit des Menschen, die Zukunft angemessen und in einer Detailliertheit vorauszusagen, wie der Computer es verlangt. Wenn die Simulations-Forscher im NTB ehrlich sind, werden sie zugeben, daß eine zuverlässige Verteidigung gegen ballistische Raketen nicht gebaut werden kann. An diesem Punkt sollten wir uns selbst in den Hintern treten, eine Milliarde $ auszugeben, um herauszufinden, was wir schon wissen.

Computer Professionals for Social Responsibility, INC. POB 717 - Plato Alto, CA 94301 - (415) 322-3778

in Wissenschaft & Frieden 1988-4: Die neue nukleare Aufrüstung: Großbritannien und Frankreich

zurück vor