Software- und Hardwaredesign für den Krieg – Erkenntnisse aus dem Ukrainekrieg

Es ist bekanntlich schwierig, generelle Erkenntnisse aus noch andauernden Kriegen zu ziehen. Gründe dafür sind unter anderem der beschränkte und teilweise nur einseitige Zugang zu relevanten Informationen oder der spezifische Charakter eines Krieges, in dem zwei Parteien auf einem sehr speziellen Gebiet mit sehr speziellen Methoden im Endeffekt einen sehr speziellen Krieg führen. Trotzdem können selbst aus der Ferne bestimmte Aspekte beobachtet werden, die einen generellen Charakter aufweisen, woraus sich allgemeingültige Erkenntnisse ableiten lassen. Ein Beispiel dafür ist das Design von Waffensystemen und Munition – Software eingeschlossen.

Gefechte, unabhängig von der Größe, wurden über Jahrtausende hinweg ausschließlich mittels „Hardware“ sowie dem Wandel der Zeit unterworfenen taktischen Einsatz gewonnen oder verloren. Wurde ein neues Waffensystem oder eine neue Munitionsart auf dem Kriegsschauplatz eingeführt, konnte der Vorteil, den die Einführung mit sich brachte, oftmals nur mittels Änderung der Kriegstaktik oder durch Einführung eines anderen Waffensystems oder einer Munitionsart wettgemacht werden.

Eine solche Reaktion erforderte Monate, wenn nicht gar Jahre oder Jahrzehnte, je nachdem wie weit man in die Geschichte zurückblicken möchte. Erst die Einführung von Computern in die Streitkräfte führte dazu, dass neben Hardware auch Software eine gewisse Relevanz für die Kriegsführung bekommen hat. Die tatsächliche Auswirkung von Software auf die Kriegsführung blieb jedoch über Jahrzehnte hinweg wenig sichtbar. Grund dafür war die einseitige Anwendung softwarebasierter Kriegstechnologie (wie im Irakkrieg oder beim sogenannten War on Terror) oder die relative Kürze des Kriegseinsatzes in den letzten zwei bis drei Jahrzehnten, wenn zwei Nationen gegeneinander Krieg führten, die über ein vergleichbares technologisches Niveau verfügten (bspw. Berg-Karabach).

Die technologische Ungleichheit bzw. die kurze Dauer führten dazu, dass die tatsächliche Relevanz von Software, die im Gegensatz zur Hardware extrem schnell adaptierbar ist, auf die Kriegsführung nicht umfänglich wahrgenommen werden konnte. Aus realen Kriegsgeschehnissen gewonnene Rückschlüsse auf das Waffen- und Munitionsdesign konnten so nur bedingt gemacht werden.

Auswirkungen der Adaptionsfähigkeit

Anders sieht die Lage in der Ukraine aus. Zwei Jahre des Krieges haben mittlerweile genügend Anhaltspunkte dafür geliefert, wie Hardware oder Software designt werden müssen, damit diese über einen längeren Zeitraum hinweg effektiv eingesetzt werden kann.

Zahlreiche Berichte und Analysen des Ukrainekrieges zeigen deutlich, dass sich die Kriegsführung stetig weiterentwickelt hat, weil sich die Kriegsparteien dauernd an die jeweilige Situation anpassen müssen. So hat die Anpassungsfähigkeit der russischen Streitkräfte dazu geführt, dass bestimmte Waffensysteme der Ukraine westlicher Bauart signifikant an Wirkung verloren haben. Gründe dafür sind neben taktischen Anpassungen insbesondere die russischen Maßnahmen des elektronischen Kampfes (EloKa) auf breiter Front. Die damit einhergehenden Störungen des GPS-Empfangs oder der Kommunikationskanäle führen zu massiven Beeinträchtigungen beim Einsatz einiger Waffensysteme bzw. Munitionssorten, während wiederum andere Systeme weiterhin effektiv eingesetzt werden können.

So verwies beispielsweise Dr. Daniel Patt, Senior Fellow beim US-Think-Tank „The Hudson Institute“ im Rahmen einer Anhörung vor dem Unterausschuss für „Cyber, Information Technologies, and Innovation“ des Verteidigungsausschusses im US-Kongress auf die Erkenntnisse des international renommierten Kriegsforschers Dr. Jack Watling am Royal United Services Institute (RUSI), wonach ein von der Ukraine betriebenes Funkgerät nach rund drei Monaten umprogrammiert oder ausgetauscht werden muss. Andernfalls können sich russische EloKA-Kräfte auf das System einstellen und dieses quasi unwirksam machen. Ein weiteres aufgeführtes Beispiel betrifft die GPS-gesteuerte US-Präzisionsartilleriemunition vom Typ Excalibur. „Ein weiteres Beispiel für hochwertige Waffensysteme, die durch mangelnde Anpassungsfähigkeit der Software behindert werden, ist die Tatsache, dass Excalibur-Präzisionsartilleriegeschosse bei ihrem ersten Einsatz in der Ukraine eine Trefferquote von 70 Prozent aufwiesen. Nach 6 Wochen sank die Effizienz jedoch auf nur noch 6 Prozent, da die Russen ihre elektronischen Kriegsführungssysteme entsprechend anpassten“, fasst Patt Watlings Erkenntnisse zusammen. Auch wenn Patt nur einen generellen Quellenverweis auf Watling angegeben hat, und die direkte Aussage Watlings so im Netz nicht auffindbar ist, kann diese nicht außer Acht gelassen werden. Insbesondere nicht im Zusammenhang mit einem am 24. Mai 2024 erschienenen Artikel der Washington Post. In dem mit „Russian jamming leaves some high-tech U.S. weapons ineffective in Ukraine“ überschriebenen Artikel beschreibt die Washington Post mit Verweis auf eine der Zeitung vorliegenden vertraulichen internen Evaluierung der ukrainischen Streitkräfte den negativen Effekt der russischen Störmaßnahmen auf die 155-mm-Excalibur-Granate.

Basierend auf der internen Untersuchung der Ukraine, die sich auf direkte visuelle Beobachtungen stützt, schreibt die Post, dass die Ukrainer mit dem Einsatz von Excalibur 155-mm-Granaten zunächst Erfolg hatten: „Mehr als 50 Prozent der Granaten trafen ihre Ziele Anfang letzten Jahres genau. In den folgenden Monaten sank diese Quote auf unter 10 Prozent, wobei die Untersuchung auf russische GPS-Störungen als Ursache hinwies.“ Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass „im späteren Verlauf des Untersuchungszeitraums viel weniger Granaten abgefeuert wurden und viele nicht beobachtet wurden, so dass die genaue Erfolgsquote unklar ist“. Das Resultat der Weitergabe dieser Erkenntnisse an die US-Seite soll zur Einstellung der Excalibur- Lieferung an die Ukraine geführt haben.

Ein ähnliches Schicksaal soll die sogenannten Ground-Launched Small Diameter Bomb (GLSDB) ereilt haben. Bei der GLSDB handelt es sich um eine vormals für den Luft-Boden-Einsatz konzipierte Gleitbombe, welche für den Verschuss aus Raketenartilleriesystemen adaptiert wurde. Die Reichweite des Systems wird mit 150 km angegeben. Die GLSDB wurde erst Anfang 2024 an die Ukraine geliefert und soll kurze Zeit später bereits aus der Nutzung genommen worden sein. Wie Bill LaPlante, der Leiter der Beschaffungsabteilung des Pentagon, auf einer Veranstaltung der Denkfabrik CSIS Ende April 2024 erklärte, soll eine neue bodengestützte Version einer Luft-Boden-Waffe, die in kürzester Zeit für die Ukraine entwickelt wurde, ihre Ziele zum Teil wegen der russischen elektromagnetischen Kriegsführung nicht getroffen haben. „Wenn man Menschen etwas schickt, das sie im Kampf um ihr Leben brauchen und das einfach nicht funktioniert, werden sie es dreimal ausprobieren und dann wegwerfen“, wird LaPlante in unterschiedlichen US-Fachmedien zitiert.

Dieses Schicksal würden vermutlich viele weitere Waffensysteme ereilen. Generell ist zu beobachten, dass die Wirkung von neu auf dem Gefechtsfeld auftauchenden Waffensystemen und Munitionssorten mit der Zeit stetig abnimmt, bis ein gewisses Niveau – was je nach Waffensystem unterschiedlich sein kann – erreicht ist. Beispielhaft dafür ist die Einführung westlicher Raketenartilleriesysteme vom Typ M270, Mars II und HIMARS in die ukrainischen Streitkräfte. Die bis auf Entfernungen von 84 km hochpräzisen Waffensysteme waren in der Lage, den russischen Streitkräften erhebliche Verluste zuzufügen. Mit der Zeit haben die russischen Streitkräfte sich jedoch auf die Wirkungsweise der Waffen einstellen und deren Wirkung abschwächen können. Logistische Einrichtungen, Führungseinrichtungen etc. wurden außerhalb der Reichweite gebracht und, wo möglich, GPS-Signale gestört, um die Präzision der Systeme zu verschlechtern. Gegenwärtig leistet die Raketenartillerie westlicher Bauart weiterhin wichtige Dienste für die Ukraine, jedoch mit einem weitaus geringeren Effekt, als dies direkt nach Auftauchen der Systeme auf dem Schlachtfeld der Fall war.

Bereits aus den wenigen aufgeführten Beispielen kann man sehen, wie adaptionsfähig ein militärischer Gegner – in diesem speziellen Fall Russland – sein kann und welches generelle Risiko aus einer solchen Entwicklung für die westlichen Streitkräfte erwachsen kann. Denn ist erstmal ein wirksames Mittel gegen ein Waffensystem gefunden – egal ob Technologie oder Anpassung der Taktik –, wird dieses Wissen nicht aus der Welt verschwinden, sondern sich über den aktuellen Kriegsschauplatz hinaus ausbreiten. Es muss befürchtet werden, dass alle potenziellen zukünftigen Feinde über kurz oder lang wissen werden, wie mit einem spezifischen Waffensystem umgegangen werden muss, damit dessen Wirkung begrenzt ist.

Wie ein solcher Effekt begrenzt werden kann, zeigt ein von Patt aufgeführtes Beispiel. Demnach haben „ukrainische Truppen, die über organische Programmierfähigkeiten verfügen, um ihre Drohnensoftware schnell anzupassen, eine Effizienz von etwa 50 Prozent, während diejenigen, die auf Unternehmen und längere Lieferketten angewiesen sind, um Änderungen vorzunehmen, über kaum 20 Prozent Effizienz verfügen.“ Die Lösung für eine gegnerische Adaptionsfähigkeit wäre somit eine eigene, noch bessere Adaptionsfähigkeit. In Patts Beispiel steckt zudem der Hinweis, dass die Adaptionsfähigkeit bestenfalls direkt an der Front vorhanden sein muss, damit die schnellste und somit größte Wirkung erzielt werden kann.

Auch der Washington Post Artikel zeigt auf, dass eine GPS-gesteuerte Munition nicht automatisch wirkungslos wird, sobald der Gegner sich auf diese einstellt und wirksame Störmaßnahmen implementiert. So verweist der Bericht auf die Erkenntnisse rund um den Einsatz der Präzisionsbomben vom Typ „Joint Direct Attack Munition“ (JDAM). Die von Kampfflugzeugen abgeworfenen Bomben wurden dem Zeitungsartikel zufolge im Februar 2023 erstmalig eingesetzt. Die anfängliche Nutzung sei sehr erfolgreich gewesen. „Doch innerhalb weniger Wochen sanken die Erfolgsquoten, als sich herausstellte, dass die Bomben der Störung nicht widerstehen konnten, so die Untersuchung“, schreibt die Post. Die Präzision der Munition soll auf rund 20 bis 1,2 km gesunken sein. Nachdem dieser Umstand der US-Seite gemeldet wurde, hätte die Hersteller innerhalb kürzester Zeit „verbesserte Systeme“ geliefert. „Seitdem haben sich die JDAMs als störungsresistenter erwiesen als andere GPS-gesteuerte Waffen, so die Untersuchung, und die Genauigkeit verbesserte sich auf eine Trefferquote von über 60 Prozent über neun Monate im Jahr 2023.“

Wie wichtig die eigene Adaptionsfähigkeit ist, erkennt man auch am Beispiel der Vector-Aufklärungsdrohne des deutschen Herstellers Quantum Systems. Den Aussagen des Vertriebschefs gegenüber hartpunkt zufolge wurde das Drohnendesign im Laufe der nunmehr fast zweijährigen Nutzung in der Ukraine mehrfach modifiziert. Sowohl software- als auch hardwareseitig wurden und werden weiterhin zahlreiche Änderungen vorgenommen, so dass die aktuell die Fertigung verlassende Vector nur etwa 50 Prozent Gemeinsamkeiten mit der „Vorkriegs-Vector“ aufweist.

Ableitungen für ein kriegstaugliches Software- und Hardwaredesign

Wie bereits angedeutet, verfügen neu auf dem Kriegsschauplatz auftauchende Waffensysteme nur über eine begrenzte Zeit der vollen Effektivität, bis der Feind in der Lage ist, sich auf das neu eingeführte System einzustellen und dessen Wirkung zu beschränken. Um weiterhin eine hohe Effektivität zu erzielen, stehen Streitkräften theoretisch drei Wege zur Verfügung. Die erste Möglichkeit liegt in der schnellen Erzwingung der Entscheidung, so dass dem Gegner gar keine Zeit bleibt, um sich auf die eigenen Fähigkeiten einstellen zu können. Damit dieser Umstand selbst gegen militärisch potente Gegner erreicht werden kann, muss ein Zustand realisiert werden, in dem die eigenen Streitkräfte jedem Gegner auf der Welt sowohl quantitativ als auch qualitativ um ein Vielfaches überlegen sind. Wie realistisch die Erreichung einer solchen Situation ist, kann sich jeder selbst ausmalen.

Um trotzdem eine hohe Effektivität – auch bei langandauernden Kriegen – erzielen zu können, muss eine Streitkraft somit ständig neue Waffensysteme oder Taktiken einführen oder in der Lage sein, eingeführte Waffen dahingehend zu modifizieren, dass diese über einen längeren Zeitraum hinweg denselben Effekt realisieren können, wie zu dem Zeitpunkt als sie „neu“ waren.

Es dürfte jedem klar sein, dass selbst im Krieg, in dem die Entwicklungsgeschwindigkeit von Technologien um das Vielfache schneller ist als im Frieden, keine Nation der Welt in der Lage sein wird, alle paar Wochen ein neues „bahnbrechendes“ Waffensystem ins Feld zu schicken. Somit bleibt die Möglichkeit der schnellen Modifizierbarkeit als probates Lösungsmittel gegen die feindliche Adaptionsfähigkeit übrig. Dies gilt insbesondere für Technologien und Waffensysteme, die für den Einsatz an der unmittelbaren Front vorgesehen sind und daher qua Zweck einer „dauerhaften Feindberührung“ ausgesetzt sind.

Unterschiedliche Voraussetzungen begünstigen eine schnelle Modifizierbarkeit von Waffensystemen.

Hardwareseitig zählt dazu beispielsweise das Vorhandensein von Leistungsreserven sowie Standardisierung von Steckern, Schächten, etc., damit obsolete Komponenten schnell ausgetauscht oder neue Fähigkeiten – welche neben zusätzlichem Gewicht sowie Bauraum oftmals auch einen zusätzlichen Energiebedarf mit sich bringen – ergänzt werden können, ohne dass die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems darunter leidet. Ein eindringliches Beispiel wären Kommunikationssysteme in einem Gefechtsfahrzeug. Ist ein Funkgerätetyp aus welchem Grund auch immer nicht mehr einsetzbar, muss es möglich sein, dieses unverzüglich gegen ein weiterhin nutzbares System auszutauschen, oder man riskiert die gänzliche Unbrauchbarkeit aller Gefechtsfahrzeuge, deren Einsatzwert ohne eine zuverlässige Führungsfähigkeit deutlich beinträchtig wird.

Funksysteme sind auch für einen weiteren begünstigenden Punkt ein treffendes Beispiel. Nämlich für die Möglichkeit, Softwareanpassungen an einer Hardware vorzunehmen und dadurch die Fähigkeiten der Hardware zu erhalten oder diese gar zu steigern. Wie eingangs beschrieben, dauert es wenige Monate, bis die russischen Streitkräfte in der Lage sind, Funksysteme der Ukraine effektiv zu stören. Da die Funktionalität moderner Funksysteme jedoch softwarebestimmt ist, führen Umprogrammierungen der Software dazu, dass die Systeme weiterhin einsatzfähig sind. Geräte ohne eine solche Fähigkeit sind hingegen sehr schnell nutzlos.

Die Rahmenbedingung – Kombination aus Hardware und Software – alleine ist jedoch kein Garant für eine schnelle und einfache Adaptionsfähigkeit von Waffentechnik. Zwingend erforderlich sind entsprechende Schnittstellen und Fähigkeiten die notwendigen Softwareanpassungen schnell in die Breite „auszurollen“. Am Ende mag man vielleicht nur einen einzigen Programmierer sowie wenige Stunden Zeit brauchen, um eine Software signifikant zu modifizieren, die neue Software auf jedes Gerät im Einsatz aufzuspielen, ist dagegen schwieriger und ressourcenraubender. Mit Software versehene Waffentechnik muss daher bereits in der Designphase so konzipiert werden, dass Updates schnell, effektiv und bestenfalls ohne notwendiges Spezialwissen oder -werkzeug aufgespielt werden können. Zudem müssen Streitkräfte Personal nicht nur in der Nutzung solcher Systeme schulen, sondern auch in der Modifizierung, damit Updates schnell aufgespielt und zur Wirkung gebracht werden können.

Zu Bedenken ist, dass dies nicht nur für den unmittelbaren Kriegseinsatz zutrifft, sondern auch für den Friedensbetrieb. Auch wenn westliche Armeen nicht in der Ukraine kämpfen, wird mit westlicher Wehrtechnik gekämpft. In der Ukraine erkannte Schwachstellen sind zwingend auch in den Heimtastreitkräften zu beheben, wenn man nicht Gefahr laufen will, dass diese sich im Hier und Jetzt (laufender Auslandseinsatz) oder in einem zukünftigen Konflikt nachteilig auswirken.

Damit dies gelingen kann, muss sich nicht nur das Soft- und Hardwaredesign in Richtung Anpassungsfähigkeit verändern, sondern auch die Streitkräftekultur muss sich entsprechend entwickeln. Dies beginnt bei Aspekten wie dem Vorhalten der für die Adaptivität notwendigen Fähigkeiten (sowohl Kräfte als auch Mittel) und endet bei regelmäßigen, unangekündigten „Probeupdatedrills“, in denen die Truppe und das gesamte logistische System nachweisen müssen, dass sie in der Lage sind, Updates in definierten Zeiträumen auf jedes dafür vorgesehene System aufzuspielen.

Waldemar Geiger