Sonnensturm und Flugzeuge: Welche Risiken für Passagiere und Luftverkehr bestehen
Flugzeuge sind während Sonnenstürmen nicht in akuter Absturzgefahr. Das ist die wichtigste Aussage vorab. Die Auswirkungen geomagnetischer Stürme auf den Luftverkehr sind real, aber sie betreffen Kommunikation, Navigation und Strahlenbelastung, nicht die aerodynamische oder mechanische Sicherheit des Flugzeugs selbst.
Trotzdem nehmen Fluggesellschaften, Luftfahrtbehörden und Piloten Weltraumwetter ernst. Bestimmte Routenentscheidungen werden direkt von Sonnensturmprognosen beeinflusst, und die Kosten dieser Einschränkungen sind messbar.
Polrouten: Warum sie betroffen sind
Eine Polroute ist jede Flugroute, die über oder nahe dem geografischen Nordpol führt. Sie verbinden Europa mit Nordamerika und Ostasien auf dem kürzesten Weg, weil die Erdkugel in hohen Breiten einen kleineren Umfang hat. Ein Flug von Frankfurt nach Tokio spart auf einer Polroute gegenüber einer Route über den Äquator mehrere Stunden Flugzeit.
Polrouten verlaufen aber direkt durch das Auroren-Oval, also genau den Bereich, in dem geomagnetische Stürme ihre stärksten Effekte haben. Drei Probleme entstehen dabei.
Das erste ist die Strahlenbelastung. In Flughöhen von 10 bis 12 Kilometern ist die Atmosphäre dünn genug, dass energiereiche Teilchen aus dem Weltraum messbar einwirken. Auf Polrouten kommt dazu, dass das Erdmagnetfeld in polaren Breiten weniger schützend wirkt, weil die Feldlinien dort senkrecht stehen und Teilchen entlang dieser Linien direkt in die Atmosphäre trichtern. Während starker Sonnenstürme kann die Strahlenbelastung auf Polrouten auf das Mehrfache des normalen Niveaus steigen.
Das zweite Problem ist die Kurzwellenkommunikation. Flugzeuge auf Polrouten kommunizieren traditionell über Kurzwellenradio mit Bodenstationen, weil Satellitenabdeckung in sehr hohen Breiten historisch begrenzt war. Kurzwellensignale nutzen die Ionosphäre als Reflektor. Während Sonnenstürmen ionisiert der erhöhte Röntgenstrahlungsfluss die Ionosphäre verstärkt und macht sie absorptiv statt reflektiv. Kurzwellenverbindungen fallen für Minuten bis Stunden vollständig aus.
Das dritte Problem ist GPS. Ionosphärische Störungen verringern die GPS-Genauigkeit für alle, auch für Flugzeuge. Moderne Flugzeuge haben redundante Navigationssysteme und sind nicht auf GPS allein angewiesen, aber eine schlechtere GPS-Qualität erhöht die Abhängigkeit von anderen Systemen.
Ab wann Fluggesellschaften Routen ändern
Fluggesellschaften haben individuelle Protokolle, aber typischerweise werden Polrouten bei G3-Stürmen und höher unter Beobachtung genommen. Bei G4 und G5 werden Routenumlegungen auf südlichere Verbindungen aktiv eingeplant oder durchgeführt.
Die Entscheidung trifft der Flugdispatch in Zusammenarbeit mit dem Piloten. Relevante Inputs sind die aktuelle NOAA-Sturmwarnung, der SEP-Alert (Solar Energetic Particles), der die Teilchenstrahlungsdosis auf Polrouten abschätzt, und die Verfügbarkeit von Satellitenkommunikation als Backup für Kurzwelle.
Eine Polrouten-Umleitung auf 60 Grad nördlicher Breite statt über 80 bis 90 Grad bedeutet eine längere Strecke, mehr Treibstoffverbrauch und in manchen Fällen eine veränderte Flugzeit. Die Kosten eines einzigen Fernflugs durch eine solche Umleitung betragen je nach Flugzeugtyp mehrere tausend Euro.
Strahlenbelastung für Passagiere und Crew
Die Frage, wie gefährlich Strahlenbelastung auf Polrouten während Sonnenstürmen ist, hat eine nüchterne Antwort: Bei normalen Sonnenstürmen bis G3 ist die erhöhte Dosis für gelegentliche Vielflieger medizinisch vernachlässigbar. Bei sehr starken Ereignissen wie G4 oder G5 kann die Zusatzdosis auf einem einzelnen Polflug in der Größenordnung einer medizinischen Röntgenaufnahme liegen.
Für Passagiere, die gelegentlich fliegen, ist das kein relevantes Gesundheitsrisiko. Für Flugpersonal, das regelmäßig und viele Stunden auf Polrouten unterwegs ist, summiert sich die jährliche Strahlenbelastung. Piloten und Flugbegleiter gelten deshalb in Deutschland als beruflich strahlenexponierte Personen und werden dosüberwacht.
Schwangere Passagiere auf Polrouten während G4- oder G5-Stürmen sind eine Ausnahme, bei der ein Bewusstsein für die erhöhte Strahlenbelastung sinnvoll ist. Die meisten Fluggesellschaften informieren schwangeres Kabinenpersonal proaktiv über erhöhte Strahlungsereignisse.
GPS im Flugzeug und ionosphärische Störungen
Flugzeuge sind heute mit mehreren Navigationssystemen ausgestattet: GPS, Trägheitsnavigationssysteme, VOR-Funknavigation und Radar-Altimeter. Bei GPS-Störungen durch Sonnenstürme springen die anderen Systeme ein.
Das Automatische Landesystem (ILS), das bei schlechter Sicht für die Landung genutzt wird, basiert nicht auf GPS, sondern auf bodenseitigen Funksignalen. Instrumentenlandungen sind während Sonnenstürmen grundsätzlich möglich.
WAAS (Wide Area Augmentation System) und EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), die GPS-Korrektursignale für die Luftfahrt bereitstellen, können während starker ionosphärischer Störungen unzuverlässig werden. In solchen Fällen sind GPS-gestützte Präzisionsanflüge nicht zugelassen, und Piloten müssen auf konventionelle Systeme ausweichen.
Elektronik an Bord: Direkte Strahlungsrisiken
Kosmische Strahlung in Flughöhe kann sporadisch Bit-Fehler in Computerspeichern verursachen, sogenannte Single Event Upsets. Diese Ereignisse treten auch ohne Sonnensturm auf und sind bei modernen Avionik-Systemen durch Redundanz und Fehlerkorrektur abgefangen. Sonnenstürme erhöhen die Wahrscheinlichkeit solcher Ereignisse, ohne die grundsätzliche Sicherheit des Systems zu gefährden.
Die FAA und EASA fordern für alle sicherheitskritischen Avioniksysteme Strahlungsfestigkeit und Fehlertoleranz, die auch unter erhöhter Strahlenbelastung funktionieren. Das ist ein fester Bestandteil der Zulassungsanforderungen.
Was Passagiere wissen sollten
Für normale Passagiere auf Nicht-Polrouten ändert sich bei einem Sonnensturm praktisch nichts. Die Route von Frankfurt nach New York über den mittleren Atlantik, Frankfurt nach Dubai oder Berlin nach Bangkok verlaufen weit genug von den polaren Risikogebieten entfernt, um kaum beeinflusst zu werden.
Auf Polrouten nach Japan, Kanada oder Westküste USA können starke Stürme zu Umleitungen führen, die sich in verlängerten Flugzeiten niederschlagen. Fluggesellschaften kommunizieren solche Änderungen in der Regel nicht proaktiv an Passagiere, weil die Sicherheitsrelevanz gering und die Umleitungsentscheidung eine operative Maßnahme ist.
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