Elektromagnetismus: Angriff in Wellen

Gezielte Angriffe mit hochenergetischer Strahlung können Stromnetze, Rechenzentren und Kommunikationssysteme innerhalb von Sekunden stören oder zerstören. Noch fehlt es in Europa an klaren Schutzstandards und verbindlichen Normen.

Von Sofia Delgado

Fachleute warnen seit Jahren: Die zunehmende Digitalisierung und Vernetzung Kritischer Infrastrukturen machen Staaten und Unternehmen zunehmend verletzlich. Gefahr droht dabei nicht nur durch klassische Hackerattacken, sondern auch durch elektromagnetische Angriffe. Gleichzeitig fehlt es an einheitlichen Schutzstandards, an einer europaweiten Normierung und an ausreichendem Bewusstsein für diese Bedrohung. Ein Angriff mit hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung, kurz HPEM (hochleistungs-elektromagnetischer Puls, englisch: High Power Electromagnetics), kann in Sekundenbruchteilen zentrale technische Systeme lahmlegen. Die gezielt erzeugten elektromagnetischen Impulse treffen Steuerungen, Sensoren oder Kommunikationsverbindungen und führen zu Störungen oder dauerhaften Schäden.

Kern der Bedrohung bei HPEM sind künstlich erzeugte Hochleistungs-Mikrowellen. Im Unterschied zu einem HEMP (High-Altitude Electromagnetic Pulse), der meist großflächig etwa durch eine nukleare Explosion in großer Höhe ausgelöst wird, sind HPEM-Angriffe lokal begrenzt. Sie können mit mobilen Geräten, Fahrzeugen oder Drohnen erzeugt werden, unauffällig, ohne sichtbare Spuren zu hinterlassen. Betroffen sein können Rechenzentren, Umspannwerke, Kommunikationsnetze oder Verkehrsleitsysteme. Der Schutz vor solchen Angriffen war lange vor allem für militärische Systemen wichtig. Heute müssen aber in der Breite sicherheitsrelevante Schlüsseltechnologien geschützt werden, die nicht nur wesentlich sind für die Verteidigungsfähigkeit einer Gesellschaft.

Die Wirkung eines nuklear erzeugten HEMP wie auch der nichtnuklear erzeugten HPEM-Impulse beruhen auf der Ausbreitung elektromagnetischer Felder und dem Induktionsgesetz. Während nuklear erzeugte HEMP eine Reichweite über ganze Kontinente hinweg erreichen, wirken HPEM-Impulse im Bereich weniger Kilometer, dafür gezielter und die Quelle ist schwer aufzufinden. Sie besitzen die Fähigkeit, physische Barrieren wie Zäune oder Wände zu durchdringen, ohne dabei sichtbare Spuren zu hinterlassen. Nur sehr gut mit Metall abgeschirmte Räume (Tempest-Räume oder Schirmräume) bieten einen begrenzten Schutz, sind aber sehr aufwendig zu realisieren.

Tempest-Räume sind baulich so abgeschirmt, dass die ungewollte Abstrahlung von elektromagnetischen Signalen von elektronischen Geräten verhindert wird. Sie sind oftmals Teil von Hochsicherheitsbereichen sein, in denen sensible Daten vor Zugriffen von außen geschützt werden müssen.

| Faraday Defense Corp.

Seit den 1990er-Jahren erforschen Institute weltweit nichtnukleare HPEM-Systeme und geeignete Schutzmaßnahmen. Die Europäische Union förderte zwischen 2010 und 2015 mehrere Forschungsprojekte, HIPOW, SECRET und STRUCTURES, zum Schutz Kritischer Infrastrukturen. Diese markierten den Übergang von der Grundlagenforschung zur praktischen Anwendung.

Parallel entwickelten Fachgremien wie die International Electrotechnical Commission (IEC) und das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) internationale Standards. Die Technische Spezifikation IEC TS 61000-5-10 beschreibt Prüfverfahren und Testumgebungen für elektromagnetische Abschirmung. In den USA gilt zudem der militärische Standard MIL-STD-188-125.

Trotz dieser Vorgaben ist der Schutz in zivilen Sektoren lückenhaft. „Betreiber von Stromnetzen, Krankenhäusern oder Wasserwerken arbeiten in aller Regel nicht mit den militärischen Standards, sondern beschränken sich auf Minimalanforderungen, die kaum über einen erweiterten Blitzschutz hinausgehen“, warnt André Schmitt, langjähriger Bundeswehrangehöriger für Spezialeinsätze und Fachberater für Krisenmanagement.

»Ich rechne in den kommenden Jahren mit einer Zunahme elektromegnetischer Angriffe auf kritische Infrastrukturen in Europa.« Frank Sabath, Direktor und Professor am Wehrwissenschaftlichen Institut für Schutztechnologien – ABC-Schutz (WIS) in Munster

| WIS

Die Erfahrungen aus dem Krieg in der Ukraine zeigen, dass elektromagnetische Angriffe längst Teil hybrider Kriegsführung sind. „Ich rechne in den kommenden Jahren mit einer Zunahme solcher Angriffe auf Kritische Infrastrukturen in Europa“, sagt Frank Sabath, Direktor und Professor am Wehrwissenschaftlichen Institut für Schutztechnologien – ABC-Schutz (WIS) in Munster. „Ohne einen angepassten Schutz werden wir hier nicht bestehen können.“ Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat mit seiner Technischen Richtlinie BSI TR-03209 (Elektromagnetische Schirmung von Gebäuden) Grundlagen gelegt. Ihre Anwendung bleibt jedoch freiwillig. „Die Beachtung dieser Richtlinie ist bislang deutlich zu gering“, so Sabath.

Auch herrscht in Deutschland keine eindeutige Definition, was als Kritische Infrastruktur gilt. Dr. Hans Wolfsperger, Geschäftsführer der W+R Schirmungstechnik GmbH, sieht Nachholbedarf und ein fehlendes Problembewusstsein im zivilen Bereich, weil der Schutz vor elektromagnetischen Einflüssen gesetzlich nicht vorgeschrieben ist. „Die Technik ist vorhanden, vom geschirmten Serverrack bis zur Härtung ganzer Gebäude. Gemessen an den möglichen Schäden rechnen sich diese Investitionen“, betont Wolfsperger.

Ein besonderes Risiko entsteht durch die Kombination verschiedener Angriffstechnologien. Drohnen, die mit tragbaren HPEM-Generatoren ausgestattet sind, können unbemerkt in die Nähe sensibler Anlagen gelangen. „Die Eintrittshürde sinkt dramatisch, während kaum operative Konzepte existieren, um solche Angriffe zu detektieren oder abzuwehren“, sagt Schmitt. In Deutschland seien Zuständigkeiten zersplittert und Reaktionskräfte kaum vorhanden. Hybride Attacken, die Cyberangriffe, Manipulationen in Lieferketten, Drohneneinsätze und elektromagnetische Störungen verbinden, könnten selbst robuste Systeme überfordern.

Die Europäische Union möchte mit dem „Europäischen Programm für den Schutz Kritischer Infrastrukturen" (EPSKI) künftig sektorübergreifende Themen in den Vordergrund stellen. „Ohne die Entwicklung und Anwendung eines an Bedrohungen angepassten Schutzes werden wir hier nicht bestehen können. Es gilt, die Schutzmaßnahmen unter Einbeziehung neuer Materialien in ihrer Leistungsfähigkeit zu steigern und auf die Bedrohungsformen anzupassen“, resümiert Sabath.