Forschungsinfrastruktur

Zentrum für Tiefseeforschung

Im Frühjahr 2025 ist das Zentrum für Tiefseeforschung auf dem Campus der Universität Bremen eröffnet worden. Auf 4.000 Quadratmetern arbeiten verschiedene wissenschaftliche Disziplinen des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften zusammen, um ihre Forschung und die Entwicklung neuer Technologien eng zu verzahnen. Ziel ist es, interdisziplinär Prozesse der Tiefsee zu untersuchen – unter anderem für ein besseres Verständnis der biologischen, chemischen, geologischen und physikalischen Wechselwirkungen im tiefen Ozean und am Ozeanboden. Diese Prozesse beeinflussen das Klimasystem und den weltweiten Kohlenstoffkreislauf erheblich, sind aber bisher zu großen Teilen noch nicht aufgeklärt. 

Für ihre Forschungen stehen den Wissenschaftler:innen hochspezialisierte Labore zur Verfügung sowie eine Gerätehalle, um seegehende Großgeräte zu entwickeln und zu warten. Außerdem dient eine Kühlhalle der Erweiterung des Bohrkernlagers aus dem Internationalen Tiefseebohrprogramm.

„Hier wird Forschung stattfinden, die nicht nur unser Verständnis der Tiefsee erweitert, sondern auch dazu beiträgt, nachhaltige Lösungen für die Herausforderungen unseres Planeten zu entwickeln.“

Prof. Dr. Jutta Günther, Rektorin der Universität Bremen

Remotely Operated Vehicle MARUM-QUEST 5000

Der Tauchroboter MARUM-QUEST 5000 wird für wissenschaftliche Probenahmen und Datenerhebungen für die Tiefseeforschung weltweit auf nationalen und internationalen Forschungsschiffen eingesetzt. Seit 2025 ist er als Nachfolge für das remotely operated vehicle (ROV) MARUM-QUEST 4000 im Einsatz und hat eine erhöhte Nutzlastkapazität, verbesserte Datenübertragung, leistungsfähigere Hydraulik und einer erweiterten Tauchtiefe von bis zu 5.000 Metern. 

Das Vorgängerfahrzeug MARUM-QUEST 4000 war bei seiner Indienststellung 2003 das erste ROV dieser Leistungsklasse in Deutschland und wurde am MARUM umfassend für wissenschaftliche Anwendungen weiterentwickelt. Es absolvierte 490 erfolgreiche Tauchgänge auf über 42 Expeditionen und war mehr als zwei Jahrzehnte ein zentraler Bestandteil der deutschen Tiefseeforschung. 

Fallturm

Mit einer Höhe von 146 Metern ist der Fallturm das auffälligste Labor auf dem Campus der Universität Bremen: Seit 1990 bietet das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) die Möglichkeit, Kurzzeitexperimente unter Schwerelosigkeit durchzuführen. Für ein Experiment im Fallturm machen sich die Wissenschaftler:innen ein einfaches Grundprinzip der Physik zu Nutze: Im freien Fall sind alle Körper nahezu schwerelos.

Die Versuchskapsel wird entweder in der etwa 120 Meter hohen luftleeren Fallröhre hochgezogen und fallen gelassen. Oder sie wird mit dem weltweit einzigartigen Katapultsystem bis unter die Spitze der Fallröhre hochgeschossen und wieder aufgefangen. Die Experimente werden bis zu drei Mal am Tag einer Schwerelosigkeit ausgesetzt, die nur ein Millionstel der Erdanziehungskraft entspricht.

Diese außergewöhnlich hohe Qualität wird dadurch erreicht, dass der freie Fall im Vakuum stattfindet. Vor der Durchführung eines Mikrogravitations-Experiments erzeugen 18 Hochleistungspumpen in der 120 Meter hohen Fallröhre ein Vakuum und eliminieren so den Luftwiderstand. Durch das Katapultsystem kann eine Experimentdauer von 9,3 Sekunden zur Verfügung gestellt werden – das ist weltweit unerreicht.

GraviTower

Seit 2022 wird der Bremer Fallturm durch den „GraviTower Bremen Pro“ als zweites Mikrogravitationslabor ergänzt. Der 16 Meter hohe Labor ist das Fallturmsystem der nächsten Generation. Der Vorteil gegenüber dem großen Fallturm: Für das Herstellen der Schwerelosigkeit muss im GraviTower kein Vakuum mehr erzeugt werden. Das bedeutet, dass der Turm deutlich mehr Durchläufe in kurzer Zeit ermöglicht. Bis zu 20 Experimente pro Stunde sind kein Problem, mit einer Dauer von jeweils bis zu 2,5 Sekunden unter Schwerelosigkeit. Zusätzlich zu seinem Mikrogravitations-Betriebsmodus bietet der GraviTower die Möglichkeit, Experimente unter Teilschwerkraft durchzuführen, zum Beispiel unter den Schwerkraftbedingungen auf dem Mond oder dem Mars.

Alle Fallturm-Experimentkapseln sind mit dem GraviTower kompatibel, so dass ein einfacher Wechsel zwischen den Betriebsmodi (Fallturm, Katapult oder GraviTower) möglich ist. 

„Am ZARM betreiben wir einzigartige Forschungslabore, die von Wissenschaftler:innen aus aller Welt genutzt werden: Für Experimente in der Schwerelosigkeit auf der Erde bietet der Fallturm Bremen die längste Experimentdauer, während der GraviTower Gravitationsbedingungen von der Schwerelosigkeit des Weltraums bis zur Oberfläche von Mars, Mond oder Asteroiden zur Verfügung stellt - und das mit einer sehr hohen Wiederholungsrate“.  

Dieter Bischoff, Projektingenieur der ZARM Fallturm-Betriebsgesellschaft mbH 

Reinräume

Das Institut für Mikrosensoren, -aktoren und -systeme (IMSAS) verfügt über zwei Reinräume der ISO-Klasse 6 mit einer Gesamtfläche von 900 m², die für die Vor- und Nachbearbeitung von 100-mm- und 150-mm-Wafern ausgelegt sind. Die Einrichtungen ermöglichen die Durchführung sämtlicher Standardprozesse der MEMS-Fertigung (Mikro-Elektro-Mechanische Systeme), einschließlich Photolithographie, thermischer Prozessierung, physikalischer und chemischer Abscheidungsverfahren, Trocken- und Nassätztechniken, Galvanik, Waferbonding sowie chemisch-mechanischem Polieren.

Reinräume der ISO-Klasse 6 gewährleisten eine kontrollierte Umgebung der mittleren Reinheitsstufe. Gemäß ISO 14644-1 sind in dieser Klasse maximal 35.200 Partikel ≥ 0,5 µm pro Kubikmeter Luft zulässig, was einer etwa 100-fach höheren Sauberkeit im Vergleich zur üblichen Umgebungsluft entspricht. Aufgrund dieses Reinheitsniveaus werden ISO-6-Umgebungen bevorzugt für Prozessschritte eingesetzt, bei denen partikuläre Kontamination die Funktionalität oder Zuverlässigkeit mikrotechnischer und hochpräziser Bauteile beeinträchtigen könnte. Typische Anwendungsgebiete liegen unter anderem in der Materialwissenschaft, der Nanotechnologie sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik.

Robotiklabor am Institut für Künstliche Intelligenz (IAI)

Das Robotiklabor besteht aus zwei Laboren, die einer Wohnung ähneln, indem sie zum Beispiel eine Küche und eine Essecke beherbergen und für die Forschung mit robotischen Systemen in einer haushaltsähnlichen Umgebung dienen. Zum Einsatz kommt das Labor beispielsweise im interdisziplinären Sonderforschungsbereich „Everyday Activity Science and Engineering“ (EASE). 

Das Projekt erforscht, wie robotische Systeme komplexe Alltagstätigkeiten wie Kochen mit der gleichen Geschicklichkeit wie Menschen bewältigen könnten. Mithilfe des Labors können viele Facetten von Mensch- und Roboterbewegungsabläufen und Problemlösungsstrategien rund um den Haushalt beleuchtet werden. Das Robotiklabor sowie das Virtual Research und Training Building zählen zu den führenden KI-basierten Robotikeinrichtungen in Europa.

Virtual Research and Training Building (ViB)

Das Virtual Research and Training Building (ViB) ist ein offenes, digitales Forschungsgebäude des Joint Research Center on Cooperative and Cognition-enabled AI (CoAI JRC) der Universitäten Bremen, Bielefeld und Paderborn. Es ermöglicht Forschenden weltweit, virtuell in den Laboren zu arbeiten und eigene Räume anzulegen. Herzstück sind die digitalen Roboterlabore des Instituts für Künstliche Intelligenz (IAI) der Universität Bremen, in denen digitale Zwillinge der Bremer Haushaltsroboter samt Software frei nutzbar sind. Das ViB fördert internationale Kooperation, interdisziplinären Austausch und offene Wissenschaft. Die Räume spiegeln vielfältige Forschungsthemen wider – von kognitiver Robotik und Ko-Konstruktion zwischen Menschen und Robotern über psycholinguistische Ansätze bis hin zu VR-basiertem Lernen. Mit Education- und Competition Floors richtet sich das ViB zudem an Studierende und interessierte Laien. 

„Wir bieten nicht nur unsere Infrastruktur an, sondern sind auch interessiert an Beiträgen aus der internationalen Forschungscommunity.“ 

Professor Michael Beetz, Leiter des Instituts für Künstliche Intelligenz (IAI)

Biosignals-Hub

Im Biosignals-Hub wird moderne KI-Technologie eingesetzt, um aus Biosignal-Daten grundlegend neue medizinische Erkenntnisse zu gewinnen. Unter der Leitung von Professorin Tanja Schultz entwickeln Informatiker:innen Geräte, die Biosignaldaten wie Augenbewegungen oder Hirnaktivität gebündelt erfassen und interpretieren können. Diese Biosignaldaten sollen bereits vorhandene gesundheitlichen Daten wie Puls oder Blutdruck ergänzen. Diese werden heutzutage bereits vielfach von Smartwatches erfasst. Dabei bestehen zwei Herausforderungen: Erstens der Umgang mit einer immensen Menge an Daten und zweitens die gebotene Sorgfalt im Sinne einer ethischen Datensammlung, da es sich ja um sehr persönliche Daten handelt. Daher arbeiten Tanja Schultz und ihr Team im Biosignals-Hub nicht nur an einer Speicher- und Computing-Infrastruktur auf dem Campus der Universität Bremen, sondern auch mit einem ethischen Datensammel- und Datenschutzkonzept, das freiwillige Datenbeiträge nach dem Privacy Preserving Analytics-Prinzip analysiert und im Einklang mit den EU-Richtlinien für vertrauenswürdige KI verarbeitet. Ziel ist das Entwickeln eines Portals, das die Daten Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen, aber auch Krankenhäusern zur Verfügung stellt. Letztere könnten die Biosignaldaten der freiwillig Teilnehmenden beispielsweise auswerten, um Krankheiten wie Parkinson oder Demenz frühzeitig zu diagnostizieren.

„Der Biosignals-Hub stellt eine einmalige Ressource dar, die es uns ermöglicht, KI-Methoden zu individualisieren, also genau auf den Menschen zuzuschneiden“. 

Prof. Dr. Tanja Schultz, Leiterin Biosignals-Hub

Mars-Labor

Mit dem Mars-Labor wird eine weltweit einmalige Simulationsumgebung für den Umgang mit extremen Umweltbedingungen und Ressourcenknappheit in Bremen geschaffen. Das Labor, das bis 2028 vollständig fertig gestellt sein wird, bietet eine wichtige neue Forschungsinfrastruktur für die „Humans on Mars“-Initiative der Universität Bremen. Die dort durchgeführte Forschung wird nicht nur wegweisende Erkenntnisse im Bereich der extraterrestrischen Raumfahrtforschung ermöglichen, sondern auch die Entwicklung nachhaltiger Technologien für die Erde vorantreiben. 

Durch die von Anfang an mitgedachte Abwesenheit von Atemluft, großen Wasservorräten, fossilen Brennstoffen, sowie einer sehr begrenzten Anzahl von Arbeitskräften, sollen im Mars-Labor ganze Prozessketten und Produktionsanlagen unter Mars-Bedingungen entwickelt werden. Darunter fällt zum Beispiel die Produktion von Bio-Plastik aus dem Kohlendioxid der Atmosphäre und die ressourcenschonende Produktion von Bauteilen durch kleine Teams aus Menschen und Robotern. Einzelne Module und Funktionen werden schon im Laufe des Jahres 2027 nutzbar sein.

MAPEX Gerätezentrum

Das MAPEX Gerätezentrum ist die zentrale Equipment-Infrastruktur für die Materialwissenschaften an der Universität Bremen. Das Angebot steht auch externen Nutzenden zur Verfügung. Forschende aus verschiedenen Disziplinen können eine breite Palette von leistungsstarken wissenschaftlichen Geräten nutzen. Diese können die Struktur und den chemischen Zustand von Materialien umfassend charakterisieren - von atomar bis makroskopisch. Das Gerätezentrum bündelt Expertise und technische Geräte beispielsweise aus der 3D-Materialanalyse, Elektronenmikroskopie, Oberflächenanalytik und Spektroskopie. Auf diese Weise ermöglicht es Innovationen in ganz verschiedenen Themenfeldern, darunter beispielsweise nachhaltige Mobilität und Energie. 

„Wir können die elementare Zusammensetzung, die chemischen Zustände und die Struktur von Oberflächen untersuchen. Dies liefert wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung fortschrittlicher Materialien und Beschichtungen." 

Prof. Dr. Jens Falta, Experimentalphysiker an der Universität Bremen

Qualiservice Data Sharing

Seit 2019 stellt Qualiservice, das Forschungsdatenzentrum für qualitative sozialwissenschaftliche Forschungsdaten, zusammen mit diversen Partner:innen datenspezifische und flexible Tools für das Forschungsdatenmanagement bereit. Qualiservice ist am SOCIUM-Forschungszentrum Ungleichheit und Sozialpolitik der Universität Bremen angesiedelt. Ziel des Projekts ist es, Musterprotokolle – sogenannte Domain-Data-Protokolle (DDPs) – für den Umgang mit Forschungsdaten der Bildungsforschung zu entwickeln. DDPs sind öffentliche und zitierfähige Protokolle für das Management unterschiedlicher Datensorten wie Interviews und standardisierte Befragungen. Sie beschreiben Aspekte der Datenqualität, -aufbereitung, -dokumentation und Arbeitsorganisation sowie rechtliche und forschungsethische Gesichtspunkte. Forschende können solche Protokolle als Handreichung bei der Planung und Beantragung von Forschungsprojekten nutzen. Forschungsförderer unterstützen sie bei der Begutachtung.

PANGAEA

PANGAEA ist ein weltweit führendes zertifiziertes Informationssystem, in dem Daten aus den Erd- und Umweltwissenschaften nachhaltig archiviert werden. Es wird gemeinsam vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), und dem MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen betrieben. Die Forschenden erheben die Daten, PANGEA sammelt und archiviert sie – und macht sie allen Interessierten frei zugänglich. Die Plattform stellt aktuell rund 440.000 Datensätze zur Verfügung, die garantiert mindestens zehn Jahre lang abrufbar sind. Rund 250.000 Forschende nutzen das Angebot. Außerdem entwickelt das PANGAEA-Team internationale Standards für die Datenpublikation. Auch davon profitiert die Wissenschaft, die so auf vergleichbare Daten zurückgreifen kann. 

„In Zeiten, in denen eine Million Arten vom Aussterben bedroht sind, ist der Zugang zu umfangreichen, qualitätsgesicherten Forschungsdaten entscheidend für die jetzt anstehenden Entscheidungen in Politik und Gesellschaft.“

Prof. Dr. Frank Oliver Glöckner, PANGAEA-Leiter

Data Science Center

Das Data Science Center (DSC) ist 2019 als interdisziplinäres Institut an der Universität Bremen gegründet worden. Im DSC werden Methodenkenntnisse aus der Mathematik und Informatik mit konkreten Forschungsfragen aus Bereichen wie Finanzwirtschaft, Meereswissenschaften, Materialwissenschaften, Physik, Gesundheitswissenschaften, Soziologie, Luft- und Raumfahrt oder Digital Humanities verknüpft. Durch diese fachübergreifende Herangehensweise werden Disziplingrenzen überwunden und ein gemeinschaftlicher Prozess angeregt, um so die Entstehung neuer Forschungsvorhaben und -felder anzustoßen. 

Konkret bietet das DSC umfassende Beratung und praktische Unterstützung für Forschende, die das Management und die Analyse ihrer Daten optimieren möchten. Das Angebot reicht von der Erstellung und Umsetzung von Datenmanagementplänen bis hin zur Anwendung fortschrittlicher Data-Science-Methoden. Der Service steht Forschenden aller Karrierestufen offen – unabhängig davon, ob sie mit großen oder kleinen Datenmengen arbeiten. Auf diese Weise fördert das DSC die datengetriebene Forschung und kooperative Wissenschaft an der Universität Bremen.