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Black Box-Datenrettung als besondere Herausforderung für Spezialisten

Obwohl das Fliegen immer noch als eine sichere Art des Reisens gilt, erinnern uns die aktuellen Katastrophen wie das Verschwinden des Fluges MH370 irgendwo über den Indischen Ozean oder den Abschuss der Passagiermaschine MH17 durch eine Rakete über der Ost-Ukraine schmerzlich daran, dass es auch in Zukunft der Black-Box-Technologie bedarf, um Ursachen von Flugzeug-Abstürzen zweifelsfrei aufklären zu können. So kommen beispielsweise die niederländischen Ermittler bei dem Raketenabschuss nach Auswertung der Black Box Daten in ihrem Zwischenbericht ganz eindeutig zu dem Schluss, dass der Absturz nicht durch einen technischen Defekt der Maschine ausgelöst wurde.

Doch obwohl die meisten Menschen eine Black Box zu kennen glauben und ihr eine wichtige Bedeutung zusprechen, wissen die wenigsten, wie genau die dabei eingesetzte Technik wirklich funktioniert. Beispielsweise wissen nur wenige, dass eine Black Box eigentlich aus zwei verschiedenen Bestandteilen besteht oder das sie eben nicht schwarz ist, wie der Name suggeriert, sondern orange, damit sie leichter im Trümmerfeld zu finden ist.

Wesentlicher Teil des orangen Kastens ist der Cockpit Voice Recorder. Dieses Aufnahmemodul besteht im Wesentlichen aus einem speziellen Mikrofon, dass sowohl alle Unterhaltungen der Crew als auch Hintergrundgeräusche aufnimmt, um später vielleicht weitere wichtige Hinweise über die Gründe eines Absturzes zu erhalten. Eine Black Box zeichnet das Material zunächst analog auf, um es anschließend in ein digitales Format zu konvertieren. Aus diesem Grund können auch immer nur die letzten zwei Stunden eines Fluges abgehört und analysiert werden, denn das digitale Material wird systembedingt ständig neu überschrieben.

Das zweite Teilstück der Black Box besteht aus der sogenannten Flight Data Acquisition Unit (FDAU), die die Systemdaten eines Fluges aufzeichnet. FDAUs speichern mindestens 25 Stunden aller verfügbaren Daten eines Fluges, die die vielen Sensoren eines modernen Jets liefern. Die Sensoren eines Passagierflugzeuges erfassen dabei alle wichtigen Daten, von der geflogenen Höhe und Geschwindigkeit bis hin zur eingeschlagenen Richtung oder der jeweiligen Rotorengeschwindigkeit der Turbinen. Ermittler nutzen das aufgezeichnete Material einer Black Box später um so viel wie möglich über den Flugverlauf vor dem eigentlichen Unglück zu erfahren.

Sobald in einer Passagiermaschine der Strom ausfällt, trennt sich die Black Box selbständig von allen elektronischen Systemen des Flugzeugs. Innerhalb weniger Minuten schaltet sich nicht nur die eingebaute Stromversorgung an, sondern das Gerät sendet ab diesem Zeitpunkt auch automatisch ein Notfall-Signal. Dieses Signal ermöglicht so den Rettungskräften oder Ermittlern nach einem vermissten Flugzeug auch in unzugänglichen oder großen Gebieten wie z.B. einem Ozean zu suchen.

Angesichts der großen Bedeutung der Back Box werden die Geräte besonders strengen Tests unterzogen, um sicherzustellen, dass sie auch wirklich langlebig sind. Black Boxes sind meistens von einer doppelwandigen Hülle aus Titan oder Edelstahl umgeben und wurden entwickelt, um auch den härtesten Bedingungen standzuhalten. Forscher haben sie beispielsweise aus speziellen Druckluftkanonen geschossen oder ihre Ausdauer getestet, indem man sie 1.100 Grad Celsius Hitze und -55 Grad Frost aussetzte. Eine Black Box muss zudem auch den besonders strengen CAE-ED112-Standard erfüllen. Er sieht vor, dass wichtige Teile der Black Box eine Aufprallresistenz von 3400 g vorweisen sollen. In der Regel handelte es sich dabei um die sogenannten Crash-Survivable Speichereinheiten(CSMUs), die bei besonders schweren Abstürzen oftmals die einzigen Teile einer Black Box sind, die den Absturz noch intakt überstehen.

In den ersten eingesetzten Black Boxen wurden zunächst Filmbänder zum Aufzeichnen eingesetzt. Danach folgten Magnetbänder, die man auch aus Kassetten- oder Tonbandrekordern kennt bis hin zu den elektronischen SSD-Speichern, die heute verwendet werden. Nur eine Handvoll Hersteller auf der Welt entwickeln und fertigen eine Black Box. Zwar ähneln sich die Geräte, dennoch sind sie von Flugzeug-Typ zu Flugzeug-Typ unterschiedlich: ein Airbus beispielsweise benötigt gänzlich andere Anschlussmöglichkeiten an die Flugzeugelektronik als ein Privatjet.

Ein grundsätzliches Problem betrifft aber nicht nur die unterschiedlichen Maße oder Anschlüsse, sondern die Art wie das Flugdaten-Material oder die Gespräche gespeichert werden: Jeder Black-Box-Hersteller setzt dabei auf eine eigene proprietäre Lösung für die Speicherung und der Verschlüsselung der Daten.

Eine weitere Herausforderung bei der Daten-Wiederherstellung aus einer Black Box ist die Verwendung von SSD-Speichern. SSDs werden wegen ihrer vielen Vorteile gerne als Ergänzung zu herkömmlichen Festplatten (Hard Disk Drive/HDD) eingesetzt. Die geringe Größe, die Geschwindigkeit und das Fehlen von beweglichen Teilen ermöglicht es, SSDs in besonders kleine Geräte zu integrieren. Im Vergleich zu den herkömmlichen HDDs sind sie weitaus schneller, leiser und kleiner und sind mit einem elektronischen Halbleiter-Speicherchip bestückt. Dadurch gibt es bei diesem Speichermedium auch keine beweglichen mechanischen Teile die kaputt gehen können.

Aber genau dieser Vorteil macht eine Datenwiederherstellung von SSDs auch so schwierig. Die SSDs werden in der Regel in den Leiterplatten der Geräte neben allen anderen elektronischen Komponenten verdrahtet. Dies führt dazu, dass die Fehleridentifizierung und Reparatur deutlich komplexer ist, als bei einer austauschbaren Festplatte. Daten aus Black Box SSDs zu extrahieren erfordert deshalb Spezialisten und besonders im Falle eines Flugzeugabsturzes, wo die Auswirkungen oft immens sein können und die Daten wichtige Hinweise für die Lösung des Falles und der Vermeidung von ähnlichen Katastrophen für die Ermittler bieten. Trotz aller Bemühungen, die Black Boxes nahezu unzerstörbar zu machen, können sie leider immer noch beschädigt werden und wenn das passiert, ist professionelle Unterstützung erforderlich, um die Daten von den eingebauten SSDs extrahiert zu bekommen.

Nachdem das Rettungsteam eine Black Box gefunden und gesichert hat, wird sie in der Regel einem spezialisierten Datenrettungslabor übergeben, in dem die Leiterplatten (printed circuit boards /PCBs) und Chipsätze vorsichtig entfernt werden. In einem besonderen Prüfstand können Sie anschließend mit spezieller Analysesoftware der jeweiligen Black-Box-Hersteller überprüft werden. Datenrettungs-Ingenieure müssen oftmals alle beschädigten Speicherkarten reparieren oder „nur“ die Tracing Daten, die von einem Chip zum anderen repliziert werden, wiederherstellen, um an die Daten heranzukommen. Jeder Fall ist dabei anders und hat unterschiedliche Herausforderungen; je nachdem, wie groß der physikalische Schaden bei der Black Box ist oder welcher Grad an Datenverschlüsselung eingesetzt wurde.

Nur Ingenieure mit dem richtigem Maß an technischen Know-how und der Fähigkeit, sich ein umfassendes Bild aus verschiedenen, miteinander verwobenen Datenquellen zu machen, können eine solch komplexe und anspruchsvolle Arbeit erfolgreich bewältigen. Denn ihre Ergebnisse können Teil eines späteren gerichtlichen Verfahrens werden, wo diese sowohl von der Staatsanwaltschaft als auch der Verteidigung eingesetzt werden können und die Daten somit jeden nachträglichen Prüfungen standhalten müssen.

Mit all diesen Vorgaben im Hinterkopf arbeiten die Hersteller kontinuierlich an der Verbesserung der eingesetzten Black Box-Technologie  und es gibt einige neue Vorschläge, wie man sie noch verbessern kann. Eine davon ist, Live-Daten von Flugzeugen regelmäßig über Satellit zu streamen, sodass sich die Ermittler im Falle eines Unglücks nicht ausschließlich auf eine Black Box verlassen müssen. Allerdings wäre eine solche umfassende Datensicherung des Flugverkehrs über Satellit mit der gegenwärtigen Infrastruktur kaum zu bewältigen und nur mit enormen neuen Investitionen zu realisieren. Schließlich müssten jährlich rund 30,5 Millionen Flüge weltweit überwacht und deren Daten gespeichert werden. Das wäre mit rund 84000 Flügen pro Tag eine nicht gerade unerhebliche Datenmenge, die gespeichert und verwaltet werden müsste. Aufgrund dieses großen Aufwands und der entstehenden Kosten, kann man sich getrost auf viele weitere Jahre mit den orangenen Kästen einstellen.

Bildquelle: Lupo  / pixelio.de