Das alltägliche Leben in unserer zunehmend digitalisierten und vernetzten Welt ist abhängig von funktionierenden Infrastrukturen. Ohne intakte Stromnetze, Wasserversorgung, Krankenhäuser und Verkehrswege kämen Wirtschaft und öffentliches Leben schnell zum Erliegen. Für die Sicherheit dieser Einrichtungen forscht man am neuen Institut des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), in Sankt Augustin.

Das moderne Versorgungsnetz ist ein hochkomplexes Zusammenspiel aus voneinander abhängigen Prozessen, Ressourcen und Systemen. Kleine Störungen einzelner Komponenten können dadurch zu gravierenderen Folgeproblemen führen. Zu den kritischen Infrastrukturen zählen neben der Wasser- und Energieversorgung auch Straßen, Flughäfen, Gleise und Bahnanlagen, Krankenhäuser, Behörden, Einrichtungen der Feuerwehr und des Katastrophenschutzes oder auch Gefahrstofflager. Die persönliche Situation während der Corona-Pandemie und auch der Blick in die täglichen Nachrichten führten immer wieder die Bedeutung sicherer Infrastrukturen vor Augen. Deshalb freue es Anke Kaysser-Pyzalla sehr, dass die Forschung im DLR einen Beitrag zum Schutz dieser grundlegenden Systeme leisten könne.

Durch ihre Bedeutung für das Funktionieren der Wirtschaft und der Gesellschaft eines Landes seien diese Anlagen und Einrichtungen ein Ziel von kriminellen Aktivitäten und terroristischen Angriffen. Diese Attacken könnten sowohl physisch, etwa durch Brandsätze, Vandalismus usw. passieren oder aber auch als sogenannte Cyberattacke. Hinzu kommen Bedrohungen durch Umwelt- und Naturkatastrophen oder auch die Auswirkung einer Pandemie.

Um keine „unkalkulierbaren Risiken“ entstehen zu lassen, berechnet das DLR-Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen mögliche Bedrohungsszenarien mithilfe eines sogenannten „digitalen Zwillings“. Dazu wird ein detailliertes virtuelles Modell einer Anlage, z. B. eines Umspannwerks des Energienetzes, kreiert. In dieses Modell fließen alle denkbaren Informationen ein: von der geografischen Lage, bis hin zu der Reaktionszeit der nächsten Feuerwehrwache. Um Gefahren frühzeitig erkennen zu können, forscht das Institut auch an Sensoren zur Gefahrendetektion. Zudem fließen Informationen über die Widerstandsfähigkeit (Resilienz) des Objekts in das digitale Modell ein. So lässt sich im Gesamtmodell bewerten, wie lange z. B. eine Brandschutztür einem Feuer standhält, und ob die durch Sensoren alarmierte Feuerwehr rechtzeitig vor Ort sein könnte.

Das junge Institut führt die wissenschaftlichen Arbeiten in drei Abteilungen durch, die in das Gesamtkonzept der DLR-Sicherheitsforschung eingebunden sind. Die Abteilung „Resilienz – Modelle und Methoden“ beschäftigt sich mit der Entwicklung von Modellen und Methoden, um die Widerstandsfähigkeiten von Infrastrukturen gegen Bedrohungen zu stärken. Im Bereich „Detektionssysteme“ geht es um Sensortechnologien, die Infrastrukturen mit intelligenten und komplexen Sensorsystemen überwachen können. Neben optischen, thermischen und Bewegungssensoren sollen auch Sensoren zur Detektion von chemischen, biologischen, radiologischen und nuklearen Bedrohungen weiterentwickelt werden. Die Abteilung „Digitale Zwillinge für Infrastrukturen“ erstellt die virtuellen Abbilder und führt Simulationen in Echtzeit durch, um die Resilienz einer Infrastruktur in nahezu jeder Situation bewerten und kontinuierlich verbessern zu können.