Das Exponat zeigt, wie in Zukunft eine von Menschen bewohnte Basis auf der Marsoberfläche aussehen könnte. Die zylindrisch geformten Module bilden das Habitat. Hier werden wissenschaftliche Experimente durchgeführt, Lebensmittel angebaut und gewohnt. Das quadratische Gebäude daneben ist eine Produktionshalle. In ihr sollen mit den extrem knappen Ressourcen auf dem Mars Materialien und Bauteilen hergestellt werden, die auf Grund der großen Entfernung nicht von der Erde gebracht werden können. Zur Zeit wird im Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) eine solche Anlage aufgebaut: Eine Produktionshalle, zwei Thermalvakuumkammern, sowie ein Habitatmodul inklusive Kontrollraum und Luftschleuse stehen künftig für Forschungszwecke zur Verfügung.

Der Eintritt ist kostenlos, die Ausstellung ist bis Ende November in der Bremer Innenstadt zu besichtigen. Mehr Informationen hier: Space Hub Bremen

Mit dem Blick nach vorne beteiligt sich die der neue Exzellenzcluster Die Marsperspektive mit einem Mars-Modell: Das Exponat zeigt, wie in Zukunft eine von Menschen bewohnte Basis auf der Marsoberfläche aussehen könnte. Die zylindrisch geformten Module bilden das Habitat. Hier werden wissenschaftliche Experimente durchgeführt, Lebensmittel angebaut und gewohnt. Das quadratische Gebäude daneben ist eine Produktionshalle. In ihr sollen mit den extrem knappen Ressourcen auf dem Mars Materialien und Bauteilen hergestellt werden, die auf Grund der großen Entfernung nicht von der Erde gebracht werden können. 

Die Ausstellung ist noch bis zum 21. Februar 2026 im Haus der Wissenschaft (Sandstraße 4/5, Bremen) zu sehen, der Eintritt ist frei.

Wir freuen uns sehr, dass unsere Wissenschaftler:innen Prof. Dr. Katharina Brinkert, Dr. Christiane Heinicke und Dr. Abootaleb Safdari einen Beitrag zu dieser gelungenen Ausstellung beitragen konnten und bedanken uns beim Team des Deutschen Auswandererhauses für die spannende Zusammenarbeit!

Mehr Informationen zum Inhalt der Ausstellung finden Sie auf der Seite des Museums: https://dah-bremerhaven.de/news/verlockung-weltall-auswandern-auf-mond-mars-venus

Auch Professor Michal Kucera, Konrektor für Forschung und Transfer, der die Teams über Jahre in der Antragsvorbereitung begleitet hat, ist erfreut: „Das ist eine absolute Teamleistung. Sich in einem so kompetitiven und langen Auswahlverfahren, das sich über zweieinhalb Jahre erstreckt, stetig zu steigern und die Gutachtenden mehrfach zu überzeugen, verdient Hochachtung. Das geht nur, wenn alle zusammenarbeiten und im richtigen Moment ihren Beitrag leisten.“

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gab am 22. Mai die Förderentscheidung für die neuen Exzellenzcluster bekannt. Ab dem 1. Januar 2026 werden an der Universität Bremen die Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ sowie „Die Marsperspektive – Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“ gefördert.

„Das war ein Moment der großen Freude“, so Bremens Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft, Kathrin Moosdorf, die als Vertreterin der Länder an der Auswahlsitzung in Bonn teilgenommen hatte: „Dass sowohl das MARUM als auch das MAPEX im Rahmen der Exzellenzstrategie gefördert werden, belegt die hohe Qualität Bremens als Wissenschaftsstandort. Wir haben in Bremen exzellente Forschende, sehr gute Forschungs­bedingungen und besonderen Forschungsgeist. Ich danke allen Beteiligten, die diesen großartigen Erfolg möglich gemacht haben.“

Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde: MARUM freut sich über erneute Exzellenzförderung

Seit mehr als zwei Jahrzehnten betreibt das MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen Spitzenforschung im Rahmen der Exzellenzstrategie. „Über die positive Förderentscheidung freuen wir uns am MARUM riesig! Mit diesem Erfolg können wir unser Engagement für die Förderung wissenschaftlicher Entdeckungen und die Unterstützung des wissenschaftlichen Nachwuchses innovativ weiterentwickeln“, sagt Professor Heiko Pälike, designierter Sprecher des Exzellenzclusters für die zweite Förderphase, die am 1. Januar 2026 beginnt. „Das Ergebnis ist auch deshalb etwas Besonderes, da es ein hervorragendes Bewerberfeld gibt.“ 

Erforscht wird der Ozeanboden als eine Schnittstelle, die weitreichende Funktionen für das gesamte Erdsystem bildet. Dafür gilt es beispielsweise, die Prozesse zu entschlüsseln, die den Transport von biogenen Partikeln wie Algenresten, Pollen oder Mikroorganismen zum Ozeanboden und deren Umwandlung unter sich verändernden Umweltbedingungen steuern, den Transfer von Kohlenstoff und anderen Elementen zwischen Ozeanboden und Meerwasser zu bilanzieren, oder zu verstehen, wie Ökosysteme am Ozeanboden auf Umweltveränderungen reagieren. Aufgrund ihrer wissenschaftlichen und technologischen Komplexität erfordert die Umsetzung der Clusterziele einen interdisziplinären Forschungsverbund: In der nun bewilligten Förderphase arbeiten die Forschenden der Universität Bremen im Verbund mit den Wissenschaftler:innen vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. Sie bündeln ihre Kompetenzen, um die Rolle des Ozeanbodens für Stoffkreisläufe und Biodiversität unter sich ändernden klimatischen Bedingungen weiter zu entschlüsseln.

Weitere Kooperationspartner in der Region sind das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven, das Helmholtz-Institut für Funktionelle Marine Biodiversität an der Universität Oldenburg (HIFMB), das Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie (MPI-MM), die Constructor University, das Leibniz Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) und das Hanse-Wissenschaftskolleg in Delmenhorst.

„Wir sind dankbar für die Unterstützung unserer Mitarbeitenden, der Länder Bremen und Niedersachsen und unserer internationalen Kooperationspartner, ohne deren Engagement und Partnerschaft dieser erneute Erfolg nicht möglich gewesen wäre“, stellt auch Professor Kai-Uwe Hinrichs, Direktor des MARUM, heraus. „Wir freuen uns darauf, auch zukünftig mit unserer gemeinsamen Forschung zum Nutzen der Gesellschaft beizutragen.“

Die Marsperspektive – Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit: MAPEX holt neuen Exzellenzcluster nach Bremen

Große Freude herrscht auch bei den Wissenschaftler:innen des MAPEX Center for Materials and Processes. Professor Marc Avila, designierter Co-Sprecher des Clusters: „Wir sehen die Förderung als Anerkennung unserer vierjährigen, harten Arbeit. Uns stellen sich nun neue Weichen, die es uns ermöglichen, das gesellschaftlich hochrelevante und zukunftsorientierte Thema der Ressourcen­knappheit und der Entwicklung nachhaltiger Produktionstechnologien mit aller Kraft anzugehen. Unser Dank gilt dem Land Bremen und der Universität Bremen, die von Beginn an Vertrauen in unsere wissenschaftliche Kompetenz in den Bereichen Materialwissenschaften, Explorationsforschung, Produktionstechnik und Raumfahrttechnologie gesetzt haben. Insofern ist die Förderung des Exzellenzclusters eine Auszeichnung für den Wissenschafts- und Raumfahrtstandort Bremen.“

Die Wissenschaftler:innen nehmen die „Marsperspektive“ ein, um die Produktion von Materialien und Bauteilen von Grund auf neu zu denken: Die Ressourcenknappheit und extremen Rahmenbedingungen auf dem roten Planeten dienen als experimentelles Setting, um ein neues Paradigma der Nachhaltigkeit zu entwickeln, das innovative ressourcen- und energieschonende Prozesse der Materialgewinnung und -verarbeitung ermöglicht. Langfristig soll der Cluster damit zu einer nachhaltigen Erforschung des Weltraums beitragen, vor allem aber auch den grünen Wandel auf der Erde antreiben.

Zur Simulation dieses Szenarios erlegen sich die Forschenden selbst Knappheit in vier Dimensionen auf, für die sie im Cluster Lösungen entwickeln: Limitierte Rohstoffe, limitierte elektrische Energie, limitierte Arbeitskraft und limitierte Informationen. Unter Berücksichtigung dieser Rahmenbedingungen werden drei wissenschaftliche Zielstellungen verfolgt: Erstens die Entwicklung (bio-)elektrochemischer Methoden, die ohne fossile Brennstoffe auskommen und mit denen selbst aus minderwertigem Ausgangsmaterial Metalle, Kunststoffe und weitere (überlebenswichtige) Rohstoffen wie z. B. Sauerstoff gewonnen werden können. Zweitens die experimentelle Demonstration von Niedrigenergie-Prozessketten, mit denen aus den gewonnen Rohstoffen eine Reihe von Bauteilen in hinreichender Qualität („enough-to-use“) hergestellt werden können. Drittens die Konzeption neuartiger Bedienkonzepte für Produktionsanlagen, die gemeinsam von kleinen Teams aus Mensch und Roboter unter großen Unsicherheiten und begrenzten Informationen betrieben werden.

Mit der Marsperspektive sollen die Voraussetzungen für eine hochautomatisierte, ressourcenschonende und von fossilen Brennstoffen unabhängige Produktion von Materialien und Bauteilen geschaffen werden. „Damit leistet der Cluster sowohl einen Beitrag zur Erforschung des Mars als auch und vor allem zur Entwicklung innovativer Technologien zum Nutzen der Erde“, sagt die designierte Co-Sprecherin Professorin Kirsten Tracht: „Die Förderung ermöglicht es unserem interdisziplinären Team, mit einem disruptiven Forschungsansatz völlig neue Wege zu beschreiten. Unser Ziel ist es, Nachhaltigkeit radikal neu zu denken und dieses Wissen nicht nur in der Wissenschaft, sondern auch in der Praxis anzuwenden. Wir möchten dafür zum einen mit der Industrie zusammenarbeiten. Zum anderen werden wir gemeinsam mit Kindertagesstätten und Schulen einen Wissenstransfer anstoßen, der es zukünftigen Generationen ermöglicht, eine nachhaltige Zukunft zu gestalten.“

Kooperationspartner sind: Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien - IWT, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM sowie das MATENA innovate! Zentrum.

Startschuss im Rennen um den Titel „Exzellenzuniversität“: Bestmögliche Ausgangslage für Nordwestverbund Bremen-Oldenburg

Mit der Exzellenzcluster-Entscheidung steht nun auch fest, wie es für die Universität Bremen im Exzellenzwettbewerb weitergeht: „Die eingeworbenen Exzellenzcluster sind das Eintrittsticket für das Rennen – gemeinsam mit der Universität Oldenburg – um den Titel „Exzellenzuniversität“ – darauf haben wir die ganze Zeit gehofft“, berichtet Rektorin Jutta Günther. „Da wir uns schon seit Längerem im intensiven Arbeitsmodus mit der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg befinden, sind wir bestens vorbereitet. Der große Erfolg heute zeigt, wie tragfähig unsere Zusammenarbeit ist. Der Universität Oldenburg, die heute ebenfalls auf der ganzen Linie erfolgreich war, gratuliere ich ganz herzlich!“

Ziel ist es, eine gemeinsame Vision zu entwickeln, die durch diverse institutionelle Vorhaben an beiden Universitäten getragen wird. Die Anträge für die Exzellenzuniversitäten werden im November dieses Jahres eingereicht und im kommenden Frühjahr begutachtet. Eine Entscheidung fällt im Herbst 2026.

Weitere Informationen:

Exzellenzcluster „Der Ozeanboden“: https://www.marum.de/Der-Ozeanboden.html

Exzellenzcluster „Die Marsperspektive“: https://www.mars.uni-bremen.de

Northwest Alliance: www.northwest-alliance.de

Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder: https://www.exzellenzstrategie.de/

Fragen beantwortet:

Rektorin

Prof. Dr. Jutta Günther
Tel.: +49 421 218-60011
Mail: rektorinuni-bremen.de

Sprecher:innen des Exzellenzclusters „Die Marsperspektive“

Prof. Dr. Marc Avila
Tel.: +49 421 218-57826
Mail: directoratezarm.uni-bremen.de
 

Prof. Dr.-Ing. Kirsten Tracht
Tel.: +49 421 218-64840
Mail: trachtbime.de

Sprecher des Exzellenzclusters „Der Ozeanboden“

Prof. Dr. Heiko Pälike
Tel.: +49 421 218-65980
Mail: hpaelikemarum.de

Autorin: Christina Selzer

Mehr zum Programm der Reihe Science goes Public hier. 

Dass einmal Menschen auf dem Mars leben, klingt für viele noch nach Science Fiction. Nicht aber für Forschende um Marc Avila, Professor für Strömungsmechanik und Leiter des ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation) an der Universität Bremen. Im Rahmen der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern möchten sie konkret untersuchen, unter welchen Voraussetzungen menschliches Leben auf dem Mars gelingen kann. Über vier Jahre haben sie an ihrem Antrag „The Martian Mindset“ gefeilt. Im Mai entscheidet sich dann, ob das Cluster gefördert wird. Was ihn an der Marsforschung reizt, wieso Interdisziplinarität für seine Arbeit so zentral ist und welche Besonderheiten das Bremer Marslabor auszeichnen, erklärt Marc Avila, Co-Sprecher der Clusterinitiative.

Herr Avila, wie sind Sie eigentlich auf den Mars als Forschungsthema gekommen?

Der Weltraum hat mich schon als Kind fasziniert. Damals habe ich Bücher über Astronomie gelesen und die ersten Fotos vom Mars gesehen, die ein paar Jahre vor meiner Geburt von den Sonden Viking 1 und 2 aufgenommen worden sind. Nach dem Gymnasium habe ich Mathematik studiert und in Strömungsmechanik promoviert. Im Jahr 2016 war an der Universität Bremen die Professur für Strömungsmechanik ausgeschrieben, verbunden mit der Leitung des ZARM. Auf diese Art intensiver zum Weltraum und zum Mars zu forschen, hat mich angesprochen.

Was interessiert Sie am Mars besonders?

Dass er der Erde so ähnlich und doch wieder ganz anders ist. Die Naturgesetze wirken dort genauso wie hier, und er zählt zu den wenigen Planeten, auf denen Menschen prinzipiell leben könnten. Aber gleichzeitig wäre das Leben dort radikal anders als hier: Die Schwerkraft ist nur ein Drittel so groß wie auf der Erde, die Durchschnittstemperatur liegt bei etwa -60 Grad und wir könnten nicht frei atmen. All das und noch viel mehr spielte in unseren Überlegungen zum Leben auf dem Mars eine Rolle.

Der Titel Ihres Antrags lautet „The Martian Mindset“. Welches Mindset muss man mitbringen, um auf dem Mars leben zu können?

Das Mindset der Knappheit von Ressourcen. Denn ob Wasser, Rohstoffe, Energie oder Arbeitskraft – alles ist auf dem Mars viel knapper als hier auf der Erde. Gleichzeitig erleben wir auch auf der Erde mehr und mehr, gerade in Europa, dass unsere Ressourcen begrenzt sind. So ist unsere Forschung auch für die Erde relevant – und genau das hat uns überzeugt, als vor zwei Jahren die finale Antragsidee entstanden ist.

In was für einem Team haben Sie den Antrag erarbeitet?

Die ersten groben Ideen zu dem Antrag haben wir bereits vor vier Jahren am MAPEX Center for Materials and Processes der Universität Bremen entwickelt. Wir merkten aber schnell, dass wir Expertise nicht nur aus den Ingenieurswissenschaften, sondern auch aus anderen Wissenschaftsdisziplinen benötigten. Die Universität Bremen ist in der Raumfahrtforschung gut aufgestellt, und so gelang es uns schnell, Forschende aus verschiedenen Fachbereichen für unseren Antrag zu gewinnen. Unser Team erweiterte sich auf diese Art auf über 25 Personen. Mit ihnen zusammen und mit Unterstützung durch das Land Bremen haben wir die Initiative „Humans on Mars“ gegründet, aus der der Antrag für „The Martian Mindset“ hervorgegangen ist. Das Antragsverfahren ist langwierig und besteht aus verschiedenen Schritten: Im Mai 2023 haben wir eine Antragsskizze eingereicht, die von einem wissenschaftlichen Gremium der DFG begutachtet worden ist. Im Februar 2024 haben wir dann schon einen ersten Teilerfolg gefeiert: Als eins von 41 antragstellenden Teams bundesweit sind wir aufgefordert worden, einen Vollantrag zu stellen. Ob wir die Förderung wirklich bekommen, wird sich dann am 22. Mai entscheiden.

Ihr Team ist also sehr interdisziplinär aufgestellt – gilt das auch für die Marsforschung als Ganzes?

Auf der einen Seite ist die Marsforschung per se interdisziplinär, weil es so viele Zugänge zu ihr gibt. In der Astrobiologie beschäftigen sich Forschende mit Mikroorganismen, die auf dem Mars nützlich sein könnten. Verfahrenstechniker:innen untersuchen die Herstellung von Metallen wie Aluminium auf der Grundlage von Marsstaub, und Geo- und Astrophysiker:innen befassen sich mit der Weltraumumgebung, also zum Beispiel der Strahlung und den Prozessen, die den Mars zu einer Wüste gemacht haben. Aber in der Regel arbeiten all diese Wissenschaftsgebiete weitgehend unabhängig voneinander. Mir ist keine andere Initiative in der Marsforschung bekannt, in der Forschende aus verschiedenen Disziplinen so eng kooperieren. Diese Interdisziplinarität ist unser Markenzeichen.

Was haben Sie in diesem Zusammenhang von Forschenden aus anderen Disziplinen gelernt?

Besonders spannend fand ich die Einblicke in die Arbeitspsychologie. Dort geht es unter anderem darum, wie Menschen auf dem Mars Entscheidungen treffen würden. Solche Prozesse sind dort nämlich weitaus komplexer und langwieriger als hier. Angenommen, an einer Maschine geht etwas kaputt. Wenn sie außerhalb des eigenen Habitats ist, bräuchte man alleine 45 Minuten, um den Raumanzug anzuziehen und nach draußen zu gehen. Aber würde man das wirklich tun und dabei eventuell sein Leben riskieren? Oder aber steuert man vom Habitat aus einen Roboter, der die Maschine repariert? Welche Informationen, welchen Rat von einer KI bräuchte man, um sich zwischen diesen beiden Optionen zu entscheiden? Und wenn man keine oder nur wenige Informationen hat, wie entscheidet man sich dann? Solche Überlegungen finde ich sehr interessant.

Welche Infrastruktur steht Ihnen in Bremen für Ihre Forschung zur Verfügung?

Bremen ist schon seit Jahren in der Raumforschung stark, sodass wir auf bereits existierende Infrastruktur wie das „Moon and Mars Base Analog“ (MaMBA), ein simuliertes Marshabitat, und den GraviTower Bremen Pro, mit dem Marsgravitation simuliert werden kann, zurückgreifen können. Anfang des Jahres hat der Bremer Senat darüber hinaus über Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 3,7 Millionen Euro für den Aufbau eines Marslabors bereitgestellt. Das möchten wir in Teilen schon ab 2026 nutzen und 2028 fertigstellen.

Was für Möglichkeiten bietet das Marslabor?

Es soll aus zwei verschiedenen Teilen bestehen. Im ersten Teil werden wir in zwei kleinen Vakuumkammern die Lebensbedingungen auf dem Mars nachbilden, was beispielsweise die Temperatur, den Luftdruck und die Zusammensetzung der Atmosphäre angeht. Auch imitierten Marsstaub soll es in einem der zwei Räume geben. Wir beobachten dann, wie Maschinen unter diesen Bedingungen arbeiten und wie man sie hierfür robuster machen kann. Im zweiten Teil möchten wir die Zusammenarbeit zwischen Menschen, Robotern und Maschinen in eine Produktionsanlage simulieren. Das MaMBA soll in das Labor eingegliedert werden, außerdem werden wir eine Produktionshalle aufbauen. Wir werden dann testen, wie sich Maschinen und Roboter aus dem Habitat heraus steuern lassen. Diese Simulation von ferngesteuerten Abläufen ist in der weltweiten Marsforschung neu und einzigartig.

Weitere Informationen

ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation)

MAPEX Center for Materials and Processes

Initiative „Humans on Mars“

Die Gruppe begab sich auf einen Rundgang über den Campus der Universität Bremen und wurde im Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) von der Institutsleitung Katharina Brinkert in Empfang genommen. Hier gab es einen Einblick in die Forschung der Einrichtung, bei der auch ein Test im Fallturm beobachtet werden konnte. Im Anschluss begrüßte Kirsten Tracht die Besucher:innen im Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen (bime) und zeigte die Zukunft der Produktion – samt neuem Rover. Inhaltlich schloss Daniel Meyer den Bogen und präsentierte am Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien (IWT), wie er Metalloberflächen bearbeitet und für den Clusterantrag daran forscht, aus Rohmaterialien funktionierende Bauteile zu erzeugen.

Wir bedanken uns für das Interesse an unserer Forschung und den spannenden Gedankenaustausch mit unseren Besucher:innen!

Das zukünftige Labor ist eine wichtige neue Forschungsinfrastruktur für die „Humans on Mars“-Initiative. 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. 2028 wird das gesamte Mars-Labor fertiggestellt sein, wobei einzelne Module und Funktionen schon ab 2026 nutzbar sind.

Mit dem geplanten Mars-Labor wird eine weltweit einmalige Simulationsumgebung für den Umgang mit extremen Umweltbedingungen und Ressourcenknappheit in Bremen geschaffen. 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.

„Dieser Ansatz hilft uns nicht nur, die Herausforderungen auf dem Mars zu bewältigen, sondern auch innovative Lösungen für die Erde zu entwickeln“, so Professor Marc Avila, Direktor des ZARM und Sprecher der „Humans on Mars“-Initiative. „Das Mars-Labor soll ein Innovationstreiber für die Produktion von Materialien und Bauteilen unter der Prämisse extrem knapper Ressourcen werden. Es wird gemeinsam mit Expert:innen aus den Materialwissenschaften, der Produktionstechnik und Robotik betrieben und kann auch von Wissenschaftler:innen anderer Forschungsinstitute oder der Industrie genutzt werden, um Prozesse unter Marsbedingungen zu testen.“

Das neue Mars-Labor bildet auch eine der zentralen Forschungsinfrastrukturen für das bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) neubeantragte Exzellenzcluster „Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“. Der Exzellenzclusterantrag hat die erste Auswahlrunde in dem hochkompetitiven DFG-Verfahren bereits erfolgreich durchlaufen. Sollte auch die finale Förderentscheidung im Mai 2025 positiv ausfallen, wird ab dem 1. Januar 2026 ein interdisziplinäres Konsortium von 25 Bremer Wissenschaftler:innen im Mars-Labor innovative Grundlagenforschung betreiben.

Smart Living Lab: Intelligenter Hafen der Zukunft

Auch die bremischen Häfen erhalten eine Förderung: Die EU unterstützt ein Smartport Living Lab mit 2,8 Millionen Euro. Damit wollen fünf Forschungsinstitute aus Bremen und Bremerhaven gemeinsam innovative Lösungen für den digitalisierten Hafen der Zukunft entwickeln.  
Denn die bremischen Häfen stehen vor vielfältigen Herausforderungen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen die Hafenprozesse digitalisiert und automatisiert werden. Dabei arbeitet die bremische Hafenwirtschaft bereits seit vielen Jahren mit Bremer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zusammen.

Mit der Förderung wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Systeme wie zum Beispiel Drohnen und Laufroboter für die Zustandsüberwachung der Hafensuprastruktur oder einen autonomen Schiffsdemonstrator beschaffen. Durch eine intelligente Vernetzung dieser Systeme über eine Kooperationsplattform sollen die Prozesse im Hafen optimiert und die Sicherheit und Resilienz von (digitalen) Infrastrukturen in der maritimen Logistik erhöht werden. Dafür wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit der Hafenwirtschaft Projekte beantragen und durchführen, um die wissenschaftlichen Erkenntnisse möglichst schnell in die praktische Anwendung zu überführen.

An dem Projekt beteiligt sind die Bremer Forschungseinrichtungen BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik, das Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik (ISL), TOPAS Industriemathematik Innovation, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI sowie das Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bremerhaven.

Die Bremer Institute arbeiten bereits seit vielen Jahren im Forschungsverbund LogDynamics zusammen, dem ‚Bremen Research Cluster for Dynamics in Logistics‘. „Einer unserer Themenschwerpunkte ist die Digitalisierung der maritimen Logistik“, so LogDynamics-Sprecher Professor Michael Freitag. Aufbauend auf bisherigen Aktivitäten wie gemeinsamen Verbundprojekten und einer Konzeptstudie zum Smartport der Zukunft soll mit dem Smartport Living Lab nun ein eine Laborinfrastruktur mit innovativen Hafentechnologien aufgebaut werden. „Die Mittelzusage des Landes kommt genau zum richtigen Zeitpunkt“ so Freitag weiter, „denn gerade sind wir mit dem Aufbau unserer Innovationscommunity ‚Smartport Transfer‘ gestartet, die vom BMBF im Rahmen von DATIpilot mit 5 Millionen Euro gefördert wird. Das neue Smartport Living Lab wird ein wichtiger Baustein dieser Community werden.“

Link zur Pressemitteilung der Universität Bremen: Millionenförderung für Raumfahrt- und Hafenforschung - Universität Bremen

Unser besonderer Dank gilt Andreas Bovenschulte, Bürgermeister und Präsident des Senats der Freien Hansestadt Bremen; Kathrin Moosdorf, Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft; Kristina Vogt, Senatorin für Wirtschaft, Häfen und Transformation und Jutta Günther, Rektorin der Universität Bremen, für die offizielle Eröffnung unseres Standes, Ihre Unterstützung bedeutet uns sehr viel! Sie wurden begrüßt von Marc Avila und Kirsten Tracht, die Sprecher:innen der Initiative „Humans on Mars“.

Es waren mehrere tausend Fachbesucher aus Industrie und Forschung anwesend. Da die Messe kostenlos ist, besuchten auch in diesem Jahr wieder viele Schüler:innen und Student:innen die Messe - am Stand der Universität Bremen kamen sie mit den Promovierenden der Humans on Mars Initiative ins Gespräch.

Abootaleb Safdari ist Teil der Initiative Humans on Mars und forscht hier an dem philosphischen Aspekt der Weltraumexploration. 

Mehr über Science goes Public finden Sie hier: Programm Science goes Public!

In der Initiative Humans on Mars arbeitet Prof. Dr.-Ing. Armin Dekorsy an der Erforschung der semantischen Kommunikation zur Verbindung von Menschen und Maschinen für den Betrieb von Materialproduktionstechnologien auf dem Mars.

Mehr über Science goes Public finden Sie hier: Programm Science goes Public!

Ein Artikel von Kai Uwe Bohn, up2date Redaktion der Universität Bremen.

Wie der Zufall so spielt: Daniel Meyer kam nach Bremen, um Biologie zu studieren. Einen Job fand er aber als studentische Hilfskraft am Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT. „Da sollte ich unter anderem die Kühlschmierstoffe an den vielen Werkzeugmaschinen untersuchen – milchähnliche Emulsionen, die bei Zerspanprozessen eingesetzt werden.“ Die Expertise des Biologiestudenten war gefragt, um den Zustand der Schmierstoffe zu überprüfen.

Bald wurde sein Interesse auch an den anderen Vorgängen im Institut und im Fachbereich Produktionstechnik geweckt. Er hatte Einblicke in verschiedene Verfahren wie Drehen, Fräsen, Bohren und Schleifen, lernte neue technische Geräte und faszinierende Forschung kennen. Doch zunächst schloss er sein Biologiestudium ab und arbeitete anschließend am Zentrum für Humangenetik der Universität Bremen in der Krebsforschung. 2006 stieg er dann am heutigen Leibniz-IWT als wissenschaftlicher Mitarbeiter ein.

Vom Biologiestudenten zum Ingenieur

Daniel Meyer wurde dort von seinem damaligen Chef Professor Ekkard Brinksmeier zum Ingenieur ausgebildet. Für ihn eine 180-Grad-Wende: „Ein ungewöhnlicher Weg – als würde ein 100-Meter-Läufer plötzlich zum Stabhochsprung wechseln.“ Während man in der Biologie im Labor mit Chemikalien und Zellen arbeitet, beschäftigte sich Meyer in den fünf Jahren bis zu seiner Promotion intensiv mit verschiedenen Fertigungsprozessen.

Dabei ging es etwa um das präzise Bohren, was besonders in der Luftfahrt von großer Bedeutung ist. „In so ein Flugzeug müssen sehr viele Löcher sehr genau gebohrt werden“, erklärt Meyer. Auftraggeber solcher Forschungsprojekte waren oft große Unternehmen wie Airbus oder deren Zulieferer. Neben dem Bohren arbeitete er auch mit Fräs-, Dreh- und Schleifwerkzeugen.

Optimierung von Werkstoffeigenschaften

Im Leibniz-IWT liegt der Fokus meist auf der Bearbeitung von Materialien wie Stahl, Titan oder Nickelbasislegierungen. „Wenn wir sie durch Drehen, Fräsen oder Bohren in Form bringen, dann verändern wir auch die Eigenschaften des Materials“, erklärt Meyer. Diese Veränderungen sind teils sichtbar, etwa durch raue oder glatte Oberflächen. Doch es gibt auch unsichtbare Effekte: Die Oberflächen können durch die Bearbeitung härter werden und dadurch bei Belastung – etwa Schwingungen – länger halten. Diese komplexen Zusammenhänge untersuchte Meyer eingehend.

Besonders stolz ist er darauf, dass er in der Habilitation wieder seine biologische Expertise mit einbringen konnte. Denn Kühlschmierstoffe, die in der Fertigung eine große Rolle spielen, beeinflussen die Bearbeitungsprozesse und somit auch die Eigenschaften der Werkstücke. Dies spiegelt sich auch im Titel seiner Habilitationsschrift wider: „Fertigungsbedingte Werkstoffmodifikation – Folge der Interaktion von Prozess und Material.“ Ein einzigartiges Thema, mit dem sich bis dahin noch niemand so umfassend beschäftigt hatte.

Eine Veranschaulichung der Forschung von Daniel Meyer verdeutlicht, wie sich Materialeigenschaften durch Bearbeitung verändern: Wenn man eine Büroklammer mehrfach hin- und herbiegt, wird der Biegepunkt warm, und irgendwann bricht die Büroklammer an dieser Stelle. „Wir haben also über eine Verformung die Materialeigenschaften verändert, denn dort, wo das Material bricht, hat es sich zuvor verfestigt und ermüdet“, erklärt Meyer. Gerade in sicherheitsrelevanten Bereichen ist es wichtig, dass Bauteile lange halten und nicht vorzeitig brechen. Durch gezielte Bearbeitung kann man bestimmte Eigenschaften in das Material einbringen, die seine Lebensdauer verlängern – etwa eine höhere Härte, eine glattere Oberfläche oder optimierte Druckeigenspannungen.

Eigenspannungen und ihre Bedeutung

Ein einfaches Beispiel für Eigenspannungen lässt sich sogar in der Küche beobachten: Schneidet man Karotten längs auf, nehmen die dünnen Sticks oft eine leicht gebogene Form an – ähnlich wie Bananen. „Das ist ein Resultat der Eigenspannungen“, erklärt Meyer. „Solche Spannungszustände gibt es auch bei Metallen, und das kann man gezielt beeinflussen.“ So können schon bei der Bearbeitung der Werkstoffe deren spätere Eigenschaften entscheidend gestaltet werden, um sie für die Herausforderungen ihrer Einsatzbereiche zu optimieren. „Dadurch, dass wir durch verschiedene Fertigungsprozesse die äußersten 50 Mikrometer einer metallischen Oberfläche beeinflussen – das entspricht ungefähr dem Durchmesser eines menschlichen Haares – können wir diese erheblich widerstandsfähiger machen.“

Besonders in Branchen, in denen die Langlebigkeit von Bauteilen eine zentrale Rolle spielt, könnten seine Forschungsergebnisse von großer Bedeutung sein. Etwa für die Windenergie. „Wenn ein Windrad sich dreht, werden unzählige Bauteile immer wieder schwingend belastet – 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr“, macht er die Beanspruchung deutlich. Im Automotor wiederum bedeuten mehrere tausend Umdrehungen pro Minute auch mehrere tausend Lastfälle. Und in der Luftfahrt werden Bauteile zum Beispiel bei Start und Landung extrem belastet. Überall sind schon die Fertigungsprozesse entscheidend, dass man sich hinterher darauf verlassen kann, dass die verwendeten Bauteile im Einsatz fehlerlos funktionieren.

Neue Herausforderungen auf dem Mars

Seine Kenntnisse aus verschiedenen Gebieten kommen Daniel Meyer jetzt in der Forschungsinitiative „Humans on Mars“, an der er beteiligt ist, sehr gelegen. Er ist am Antrag für den Exzellenzcluster „Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“ der Universität Bremen beteiligt. Die spezielle Expertise des Biologen und Produktionstechnikers fließt in das interdisziplinäre wissenschaftliche Team ein, dessen Forschung nun dazu beitragen könnte, der Universität Bremen erneut den Exzellenzstatus zu sichern.

„Stellen wir uns vor, dass sich Menschen über einen längeren Zeitraum auf dem Mars aufhalten. Denen wird man nicht alles auf ihre Reise mitgeben können, was sie dort brauchen“, sagt Daniel Meyer. „Dort wird es keine Hochregallager mit allen möglichen Ersatzteilen geben. Nachschub braucht zwei Jahre, bis er auf dem Mars ist.“ Wenn also etwas schnell ersetzt werden muss, werden sich die Menschen auf dem Mars das Fehlende selbst herstellen müssen.

Im Forschungsverbund wurden bereits aussichtsreiche Verfahren entwickelt, um mit auf dem Mars vorhandenen Ressourcen auszukommen. „Viel ist da oben nicht. Die Frage lautet also zugespitzt: Wie macht man aus Marsstaub Rohmaterialien?“ Wenn es dann darum geht, aus diesem Rohmaterial Bauteile zu erzeugen, kommt Daniel Meyer mit seiner Expertise ins Spiel. Er leitet innerhalb des Clusters die Planungen für die „Research Area Processing“ und weiß: „Die Rohmaterialien auf dem Mars werden verunreinigt sein. Komplett reine Materialien wie auf der Erde wird es dort nicht geben.“

Die Aufgabe „seiner“ Research Area ist es nun, vor diesem Hintergrund Prozesse neu zu entwickeln, anzupassen und so zu beherrschen, dass man aus den Rohmaterialien dann funktionierende Bauteile erzeugen kann. „Wir werden Prozesse auf die dortigen Rahmenbedingungen anpassen müssen – und Lösungen finden, die auf dem Mars funktionieren.“ Das schöne dabei sei, dass man bei dieser Forschungsarbeit auch viel zum Nutzen auf der Erde lerne, was man ohne diese Marsinitiative vielleicht nicht lernen würde: „Zum Beispiel für das Recycling. Wir werden in Zukunft immer mehr Stoffe wiederverwerten müssen. Dabei entstehen zunehmend unreine Stoffe. Wie wir mit ihnen trotzdem effizient arbeiten können, erforschen wir jetzt schon in unserem Marsprojekt.“

Hier geht es zum Artikel auf up2date, dem Online-Magazin der Universität Bremen.

Bürgermeister Andreas Bovenschulte hat die Universität Bremen besucht und sich über die aktuellen Entwicklungen beim Förderwettbewerb Exzellenzstrategie von Bund und Ländern informiert. Im Fokus des Besuches standen der neu beantragte Exzellenzcluster „Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“ des Wissenschaftsschwerpunkts Materialwissenschaften und ihre Technologien und der bestehende Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ im MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften.

Bürgermeister Andreas Bovenschulte zeigte sich auf dem Rundgang von der Innovationsstärke der Forschung an der Universität beeindruckt. Im Gespräch mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bekam er einen Eindruck davon, was es bedeutet, an einem so hochkarätigen Förderwettbewerb teilzunehmen.

Bürgermeister Andreas Bovenschulte: „Die Leistung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Universität Bremen ist wirklich beeindruckend. Nicht nur, weil sie wissenschaftlich herausragend ist, sondern auch, weil sie sich mit existenziellen Zukunftsfragen befasst. Nach meiner festen Überzeugung ist die Universität damit für den Exzellenzwettbewerb gut gerüstet. Jetzt heißt es Daumen drücken, dass wir uns im nationalen Wettbewerb behaupten.“

Rektorin Professorin Jutta Günther: „Wir betreiben an der Universität Bremen Exzellenz nicht um der Exzellenz willen, sondern aus gesellschaftlicher Verantwortung. Unsere Spitzenforschung in den Exzellenzclusterteams der Material- und Meereswissenschaften leistet wichtige Beiträge zu drängenden Problemen unserer Zeit. Als Unileitung sind wir stolz auf das bis hierher im Exzellenzwettbewerb erreichte. Wir freuen uns, dass der Bürgermeister mit seinem Besuch unsere Spitzenforscher:innen würdigt. Sie stehen stellvertretend für alle, die an der Universität Bremen mit ihrer herausragenden Forschung unverzichtbar wertvolle Beiträge für die Wissenschaft und Gesellschaft leisten.“

Am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) wurde das MaMBA – Moon and Mars Base Analog (MaMBA-Labor) besichtigt, das in den kommenden Jahren um eine Anlage zum Testen von Produktionsabläufen unter Marsbedingungen erweitert werden soll – beides weltweit einzigartige Forschungsinfrastrukturen.

Anschließend fand ein Besuch des von Professorin Kirsten Tracht geleiteten Bremer Instituts für Strukturmechanik und Produktionsanlangen (bime) statt. Das Erproben interaktiver Exponate verdeutlichte das Potential von Technologien wie Virtual Reality und künstlicher Intelligenz sowie deren Applikationsmöglichkeiten in Produktionsszenarien auf dem Mars.

Der Besuch umfasste auch eine Tour am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM), einem Teil des Fachbereichs Produktionstechnik. Hier wurden der Fallturm und das Extraterrestrial Habitation – MaMBA-Modell besichtigt, ein Forschungsprojekt zur Simulation von Lebensbedingungen auf dem Mars – beides weltweit einzigartige Forschungsinfrastrukturen.

Professorin Katharina Brinkert und Dr. Christiane Heinicke, beide Forscherinnen im Exzellenzprojekt „Die Marsperspektive“, führten durch die Einrichtungen und erläuterten deren zentrale Rolle in der beantragten Exzellenzinitiative. Die zweite Station war die Besichtigung des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, geleitet von Professor Michael Schulz. Das MARUM ist die größte universitäre meereswissenschaftliche Forschungseinheit in Deutschland und Heimat des Exzellenzclusters „Der Ozeanboden“. Diese Technologien spielen eine bedeutende Rolle in der Meeres- und Klimaforschung und unterstreichen die exzellente Forschungslandschaft der Universität Bremen.
Besonders beeindruckend: Das Kernlager, die weltweit größte Sammlung dieser Art, die von Forschenden in Bremen sowie international genutzt wird. Die Sedimentanalysen, die dort durchgeführt werden, sind entscheidend für die Überprüfung und Weiterentwicklung von Klimamodellen. Auch die Geräteinfrastruktur für die Tiefseeforschung wurde vorgestellt. Dazu gehören das Meeresbodenbohrgerät MARUM-MeBo, der Tauchroboter MARUM QUEST sowie der neue Kontrollcontainer, von dem aus der Tauchroboter gesteuert werden soll.

Autorin: Christina Selzer. Link zur Pressemitteilung der Universität Bremen: HRK-Präsident besuchte Universität Bremen

An das diesjährige Motto der "Explore Science" hat sich die Initiative "Humans on Mars" gemeinsam mit den Kolleg:innen des ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation) aus der Perspektive der Raumfahrt und der Erkundung des Weltraums angedockt. Die Herausforderung knapper werdender Ressourcen stand dabei im Mittepunkt - anschaulich vermittelt am Beispiel des roten Planeten Mars.

Mithilfe von VR-Brillen konnte an der Mitmachstation ein Blick ins Innere eines Mars-Habitats geworfen werden. Direkt daneben konnten die Kids eine von Kratern zerklüftete Marslandschaft mit Ozobot-Robotern erkunden. Spannend war für alle die Überlegung, ob man sich vorstellen könnte, auf dem Roten Planeten dauerhaft zu leben, der doch so anders ist als unsere lebenswerte Erde. Mindestens genauso überraschend war für die Kinder und Jugendlichen dann zu erfahren, dass wir vom kargen Mars tatsächlich für die Erde lernen können, nämlich wie wir Dank neuerster Technologien nachhaltig und effizient mit begrenzt vorhanden oder gar weniger werdenden Rohstoffen umgehen könnten.

Ein Exkurs zu wissenschaftlichen Satelliten-Missionen, die Forscherinnen und Forschern weltweit dabei helfen, den Zustand eines Planeten zu beobachten, durfte hier nicht fehlen. An einem interaktiven Modell der GRACE-Mission konnten die Schülerinnen und Schüler ausprobieren, wie die beiden Zwillingssatelliten kontinuierlich die Erde vermessen und dabei Veränderungen wie Gletscherschmelzen und den Anstieg des Meeresspiegels detektieren.

Mit rund 10.000 Besucherinnen und Besuchern war die Explore Science 2024 ein voller Erfolg. Wir werden auch im nächsten Jahr wieder dabei sein, wenn sich alles um das Thema "Zukunft MINT" drehen wird.

Zur Pressemitteilung der Klaus Tschira Stiftung: www.explore-science.info/bremen/presse/2024-09-09/explore-science-begeistert-10-000-kinder-und-jugendliche

Halten wir uns an entlegenen Orten auf der Erde auf, dann bringen wir ausreichend Vorräte mit; im Weltraum werden die Astronaut:innen an Bord der Internationale Raumstation ISS regelmäßig mit Hilfe von Frachtkapseln versorgt. Doch wenn wir zum Mars wollen, sind weder große Vorräte noch ein kontinuierlicher Nachschub möglich. Der Transportweg ist zu riskant und die Kosten zu hoch. Die Lösung liegt somit darin, aus vor Ort vorhandenen Rohstoffen lebensnotwenige Verbrauchsgüter herzustellen.

Dr. Cyprien Verseux hat bereits nachgewiesen, dass manche Cyanobakterien in der Lage sind, aus den natürlichen Ressourcen des Mars Sauerstoff und Biomasse zu produzieren. Erste Forschungsergebnisse erzielte er im Laboratory of Applied Space Microbiology (LASM), welches er am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation der Universität Bremen leitet.

Die große Frage ist nun: Wie kann dies auf effiziente Art und Weise gelingen? Dazu ist ein besseres Verständnis davon notwendig, wie Cyanobakterien auf zellulärer und molekularer Ebene die Mars-Ressourcen verstoffwechseln. Unter anderem soll dies durch Laborexperimente mit einer eigens entwickelten Apparatur untersucht werden, in der wenig mehr als die Rohstoffe aus dem Marsboden und der Marsatmosphäre verwendet werden. Zusätzlich zur Laborarbeit sollen mathematische Modelle entwickelt werden, die die Wachstumsraten, Produktivität und Effizienz der Bakterienkulturen vorhersagen.

Das Starting Grant des European Research Council eröffnet Cyprien Verseux und seinem Forschungsteam neue Möglichkeiten – insbesondere durch die Einrichtung von zwei Promotionsstellen. „Mit unserem Projekt ,MarCyano‘ möchten wir zwei Ziele erreichen. Zum einen wollen wir grundlegende Erkenntnisse darüber erhalten, wie die Cyanobakterien auf Umgebungsbedingungen reagieren, die für sie ,fremd‘ sind, wenn sie beispielsweise einer Atmosphäre ausgesetzt sind, die auf der Erde nicht existiert. Zum anderen sollen Lösungen entwickelt werden, die dazu beitragen, die Erkundung des Mars durch den Menschen nachhaltig zu gestalten", erklärt der Wissenschaftler.

Verseux und sein Team befassen sich jedoch nicht nur mit Nachhaltigkeitskonzepten bei Langzeit-Marsmissionen. Ihre Erkenntnisse und entwickelten Systeme werden sie auch in neue Denkansätze und Technologien übersetzen, die einem nachhaltigeren Umgang mit natürlich vorhandenen, aber zunehmend knapper werdenden Ressourcen auf der Erde dienen.

Verseux ist Mitglied der Initiative „Humans on Mars“ und am Antrag für das Exzellencluster „Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“ der Universität Bremen beteiligt. Seine Expertise fließt in das interdisziplinäre wissenschaftliche Team ein, dessen Forschung nun dazu beitragen könnte, der Universität Bremen erneut den Exzellenzstatus zu sichern.

Über Cyprien Verseux:

Der französische Biologe Dr. Cyprien Verseux forscht seit 2019 am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation der Universität Bremen. Dort baute er das „Laboratory of Applied Space Microbiology“ (LASM) auf, dessen Leiter er heute ist. Zuvor promovierte er mit dem Schwerpunkt Astrobiologie an der Universität Rom II, Italien, und am NASA Ames Research Center in Kalifornien, USA.

Er selbst verfügt über eigene Erfahrungen mit Explorationsmissionen in abgelegenen Gebieten: 2018 leitete er die französisch-italienische Concordia-Forschungsstation in der Antarktis. Dort verbrachte er ein Jahr, einschließlich der Wintermonate, in denen die Temperaturen auf bis zu minus 80 °C sinken können und monatelange Dunkelheit herrscht. 2015 nahm er am Marssimulationsprojekt HI-SEAS der NASA teil und lebte zusammen mit fünf Wissenschaftler:innen für ein Jahr isoliert in einer „Marsstation“ an den kargen Hängen des Mauna Kea Vulkans auf Hawaii, USA.

Seine wissenschaftliche Leistung wurde 2019 bereits mit einem Forschungsstipendium der renommierten Alexander von Humboldt-Stiftung ausgezeichnet.

Weitere Informationen:

www.zarm.uni-bremen.de/de/forschung/explorationsforschung/laboratory-of-applied-space-microbiology.html
https://youtu.be/_lHsDTE1e0E?si=RvbTW4ooV742CV8w (Video über das LASM-Labor)
https://www.up2date.uni-bremen.de/artikel/auf-mars-mission (Artikel im Magazin up2date)
www.uni-bremen.de

Fragen beantworten:

Jasmin Plättner
ZARM Kommunikation
E-Mail: jasmin.plaettner@zarm.uni-bremen.de
Telefon: +49 0421 218-57794

Dr. Cyprien Verseux
Universität Bremen
Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)
E-Mail:  cyprien.verseux@zarm.uni-bremen.de
Telefon:+49 0421 218-57830

„Wir gehen mit zwei sehr starken Clusteranträgen ins Rennen“, ist Rektorin Jutta Günther überzeugt. „Sowohl die Marsperspektive, die sich mit den knappen Ressourcen auf dem Mars beschäftigt, als auch die Klima- und Meeresforschung widmen sich gesellschaftlich relevanten Themen unserer Zeit. Ich danke allen Kolleginnen und Kollegen, die in den letzten Wochen und Monaten mit vollem Einsatz an den beiden Anträgen gearbeitet haben. Jetzt heißt es weiter erstklassige Forschung betreiben und Daumen drücken.“  

Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit

Bei dem Vollantrag handelt es sich um „Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“, der sich im Februar im ersten Schritt erfolgreich durchgesetzt hatte.  
Die scheinbar unbegrenzt verfügbaren Ressourcen haben der Menschheit ein rapides Bevölkerungswachstum ermöglicht, das mit einer massiven Ausbeutung fossiler Brennstoffe einherging. Mit der daraus resultierenden voranschreitenden Zerstörung der Umwelt steuert die Welt nun auf ein Zeitalter der Ressourcenknappheit zu, welches nahezu alle Produktionstechnologien in ihren Grundfesten zu erschüttern droht. Weltweit wird daher bereits intensiv an Möglichkeiten geforscht, Produktion nachhaltiger, effizienter und automatisierter zu gestalten.

Mit dem Cluster nehmen die Wissenschaftler:innen der Universität Bremen eine radikal neue Perspektive ein, die auf einen langfristigen Paradigmenwechsel ausgerichtet ist. Sie begeben sich gedanklich auf den Mars, eine Welt, die potenziell bewohnbar aber lebensfeindlich ist. Die extrem knappen Ressourcen dort zwingen dazu, die Produktion von Materialien und Bauteilen von Grund auf neu zu denken.
Mit dem Cluster „Die Marsperspektive“ soll ein Paradigma geschaffen werden, in dem Materialien und Bauteile mit knappen Ressourcen in einer für die Nutzung hinreichenden Qualität hergestellt werden. Die Knappheit umfasst die vier Dimensionen Rohstoffe, elektrische Energie, Arbeitskraft und Information. Die Forschung erstreckt sich auf drei Bereiche: Die Entwicklung (bio-)elektrochemischer Methoden, um Materialien selbst aus minderwertigen Rohstoffen zu gewinnen. Zweitens die Gestaltung von Niedrigenergie-Prozessketten, welche die gewonnenen Materialien in eine Reihe von Bauteilen überführen. Drittens die Konzipierung neuartiger Bedienkonzepte für Produktionsanlagen, in denen kleine Teams aus Mensch und Roboter agieren. Mithilfe der Marsperspektive sollen die Grundlagen für eine hochautomatisierte und resiliente Produktion von Materialien und Bauteilen aus knappen Ressourcen gelegt werden, die frei von fossilen Brennstoffen sind.

Erforschung des Ozeanbodens: MARUM stellt Fortsetzungsantrag gemeinsam mit Universität Oldenburg

Das Team vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen hat einen Fortsetzungsantrag eingereicht. Denn am MARUM ist bereits einer der aktuell 57 bundesweit geförderten Exzellenzcluster angesiedelt. Den Fortsetzungsantrag für den Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ haben die Forschenden am MARUM dieses Mal als Verbundantrag gemeinsam mit Wissenschaftler:innen der Universität Oldenburg eingereicht.
Erforscht wird der Ozeanboden als eine wichtige, dynamische Schnittstelle, die weitreichende Funktionen für das gesamte Erdsystem bildet. Die Wissenschaftler:innen erforschen, wie geologische, physikalische, chemische und biologische Prozesse im und am Ozeanboden einander beeinflussen und so auf das Klimasystem, den globalen Kohlenstoffkreislauf und die biologische Produktivität des Weltozeans wirken. Die Forschenden möchten die Prozesse besser verstehen, um den Ozeanboden in globale Stoffbilanzen einbeziehen zu können. Dafür gilt es beispielsweise zu entschlüsseln, welche Prozesse den Transport von biogenen Partikeln zum Ozeanboden und deren Umwandlung unter sich verändernden Umweltbedingungen steuern, den Transfer von Kohlenstoff und anderen Elementen zwischen Ozeanboden und Meerwasser zu bilanzieren, oder zu verstehen, wie Ökosysteme am Ozeanboden auf Umweltveränderungen reagieren. Aufgrund ihrer wissenschaftlichen und technologischen Komplexität können diese Ziele nur durch einen interdisziplinären Forschungsverbund erreicht werden.

Einen wichtigen Beitrag leisten hier die Wissenschaftler:innen der Universität Oldenburg. In einem künftigen gemeinsamen Cluster wollen die Universitäten ihre Kompetenzen bündeln, um die Rolle des Meeresbodens für Stoffkreisläufe und Biodiversität unter sich ändernden klimatischen Bedingungen weiter zu entschlüsseln. Ziel ist auch, wissenschaftliche Grundlagen für den Schutz und die nachhaltige Nutzung der Ozeane zu liefern.
Eine Entscheidung darüber, welche Clusteranträge erfolgreich sind, fällt im Mai 2025.  Die erfolgreichen Exzellenzcluster werden vom 1. Januar 2026 an für sieben Jahre gefördert. Universitäten, die mit zwei Exzellenzclustern erfolgreich sind oder Universitätsverbünde, die gemeinsam mit mindestens drei Exzellenzclustern erfolgreich sind, können sich im Jahr 2025 auf den Titel Exzellenz-Universität bewerben. Dafür ist ein umfassendes Zukunftskonzept für die gesamte Universität bzw. den Verbund vorzulegen.

Weitere Informationen:

https://www.dfg.de/foerderung/foerderinitiativen/exzellenzstrategie/
https://www.uni-bremen.de/humans-on-mars-initiative
https://www.marum.de/Der-Ozeanboden.html

Autorin: Christina Selzer

Ein Artikel von Iria Sorge-Röder.

Um einer Antwort auf diese Frage etwas näher zu kommen, tauschen sich Sieroka und Safdari eng mit den anderen Forschenden in „Humans on Mars“ aus. Seit rund zwei Jahren besteht die Initiative, in der Forschende aus den Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie den Geistes- und Sozialwissenschaften kooperieren. Einige von ihnen ergründen beispielsweise, welche Lebewesen wie auf dem Mars gezüchtet werden müssen, um Nahrungsmittel, Bioplastik oder Sauerstoff herzustellen. Andere beschäftigen sich mit der Weltraumstrahlung: Sie ist für Menschen schädlich, doch könnte sie eventuell auch als Energiequelle genutzt werden? Viele der unterschiedlichen Forschungsansätze kommen zusammen in einem Antrag für die Exzellenzinitiative von Bund und Ländern. Für ihr Projekt „Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“ werden die Forschenden im August 2024 einen Vollantrag einreichen.

Leben auf dem Mars – zwischen Gedankenexperiment und realer Perspektive

„In der Philosophie hat die Beschäftigung mit dem Weltraum eine lange Tradition“, erläutert Norman Sieroka. Die unendlichen Weiten des Weltalls sowie die scheinbar perfekten Kreisbahnen von Planeten faszinierten bereits antike Philosophen wie Aristoteles. Zu der Sehnsucht nach dem Fernen und Unbekannten kommt jedoch noch eine andere Denktradition. Sie bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung – nicht von der Erde in den Weltraum, sondern vom Weltraum auf die Erde zurück. Was lernen wir über unser Leben hier, wenn wir aus der Entfernung darauf blicken? Antworten auf diese Frage können beispielsweise Raumfahrende geben, die die Erde aus dem Weltraum gesehen haben. Viele berichten von einem erhabenen Gefühl und einer Verbundenheit mit der ganzen Menschheit. Diese veränderte Wahrnehmung des Lebens auf der Erde wird in der Forschung unter dem Begriff des Overview-Effekts zusammengefasst.

Das Fremde erkunden und gleichzeitig das Bekannte unter einem anderen Blickwinkel sehen – diese beiden Aspekte spielen auch bei „Humans on Mars“ eine Rolle. Auf der einen Seite arbeiten die Forschenden an konkreten Lösungen für das höchst wahrscheinliche Szenario, dass einiges Tages Menschen auf dem Mars landen werden. „Auf der anderen Seite sehen wir als Philosophen die Überlegungen zum Leben auf dem Mars auch als eine Art Gedankenexperiment“, sagt Sieroka. Denn viele Herausforderungen, die sich auf dem Mars ergeben, sind auch für das Leben auf der Erde relevant. Zu ihnen gehört zum Beispiel der nachhaltige Umgang mit Ressourcen – auf der Erde ein so drängendes Problem wie nie zuvor. Für das Leben auf dem Mars ist Nachhaltigkeit noch bedeutender, gibt es doch keine Pflanzen, industrielle Produktion oder flüssiges Wasser. Gerade diese zugespitzte, aber auch fremde Perspektive könnte unsere Diskussionen bereichern, ist sich Norman Sieroka sicher.

Roboter und KI-Systeme auf dem Mars – nur Werkzeuge oder schon Kollegen?

Doch nicht nur die Frage nach der Nachhaltigkeit stellt sich auf dem Mars verschärft, auch die nach dem Verhältnis zwischen Menschen und Technik – das Forschungsgebiet von Sieroka und Safdari. „Gerade Roboter und KI-Systeme wären auf dem Mars noch essenzieller, als sie ohnehin schon auf der Erde sind“, sagt Safdari. Sie wären unverzichtbar, um beispielsweise Habitate für Menschen zu errichten, Wasser und Mineralien zu gewinnen oder Solarpaneele zu reparieren. Einige von diesen Aufgaben würden sie selbstständig erledigen, bei vielen anderen würden Menschen die Systeme steuern.

In allen Fällen wäre die Zusammenarbeit enger und bedeutender als auf der Erde. Bedeutender, weil es lebensgefährliche Folgen haben könnte, wenn Systeme etwa zur Erzeugung von Sauerstoff ausfallen. Enger, weil es bis zu 20 Minuten dauern würde, bis eine Nachricht vom Mars die Erde erreicht. „Wenn ein Gerät nicht funktioniert, kann man also nicht einmal schnell Personen auf der Erde um Rat bitten“, sagt Sieroka. Das Abhängigkeitsverhältnis zwischen Menschen und Technik wäre also so eng, wie wir es normalerweise nur von zwischenmenschlichen Beziehungen kennen. Aber würde das auch bedeuten, dass wir Roboter und KI-Systeme eher als Kollegen denn als bloße Maschinen wahrnehmen?

Mit Interviews der Marserfahrung auf der Spur

Um das herauszufinden, gehen die beiden Wissenschaftler Begriffen, die das Verhältnis zwischen Menschen und Robotern prägen könnten, auf den Grund. So etwa das Vertrauen: Was zeichnet es aus, durch welche unveränderlichen Elemente ist es gekennzeichnet? Worum es genau geht, verdeutlicht Norman Sieroka mit einem Vergleich. „Eine Melodie kann höher oder tiefer, lauter oder leiser sein. Aber wenn sie keine Töne enthält, ist es keine Melodie mehr.“ Analog suchen die Philosophen gewissermaßen nach den Tönen, den Grundbausteinen des Vertrauens.

Doch ist Vertrauen überhaupt der richtige Begriff, um unsere Beziehungen zu Robotern zu beschreiben? Neben theoretischen Überlegungen möchten Safdari und Sieroka dieser Frage mithilfe von sogenannten mikrophänomenologischen Interviews nachgehen. Mit ihnen möchten sie herausfinden, wie Menschen in Situationen wie der auf dem Mars die Zusammenarbeit mit Maschinen wahrnehmen. „Selbstverständlich können wir uns solchen Situationen nur annähern“, räumt Abootaleb Safdari ein. Andererseits gibt es für eine solche Annäherung an der Universität Bremen ideale Räumlichkeiten, nämlich im MaMBA (Moon and Mars Base Analog) am ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation). Hier steht ein Modul eines Habitats, wie es auch auf dem Mond oder Mars existieren könnte. Es besteht aus mehreren Zylindern, jeweils mit einem Durchmesser von etwa fünf Metern und einer Höhe von sechs bis sieben Metern, in denen Forschende das Leben und die Arbeit auf dem Mars erproben. Von der Zusammenarbeit mit Robotern bis zur verzögerten Kommunikation mit Personen auf der Erde werden die Lebensbedingungen auf dem Mars so authentisch wie möglich simuliert.

Forschende, die hier gearbeitet haben, würden dann von den beiden Philosophen im Anschluss zu Gesprächen eingeladen. Ziel wäre es, den Forschenden möglichst wenige Begriffe vorzugeben. Eine Frage wie „Haben Sie dem Roboter vertraut?“ würden Sieroka und Safdari zum Beispiel vermeiden. „Wenn der Begriff ,Vertrauen’ erst einmal im Raum ist, ist es schwer, in anderen Kategorien zu denken“, erklärt Sieroka. Und genau darum geht es den beiden Wissenschaftlern ja: Jenseits von althergebrachten Kategorien das Verhältnis zwischen Menschen, Robotern und KI-Systemen neu zu bestimmen.

Hier geht es zum Artikel auf up2date, dem Online-Magazin der Universität Bremen.

"Bremen ist die Technologiemetropole des Nordens“, betonte Bürgermeister Bovenschulte am Mittwoch, 29.5.2024 beim Senatsempfang im Bremer Rathaus. „Dazu haben auch Sie in den vergangenen Jahren ihren Teil beigetragen. Die Anträge für den Exzellenzwettbewerb zeichnen ein eindrucksvolles Bild: Bremen ist spitze bei Forschung und Lehre. Auch wenn nicht alle Anträge erfolgreich waren, bin ich mir sicher: Im Wettbewerb um finanzielle Unterstützung für die wissenschaftliche Arbeit können sie noch sehr wertvoll sein."

Wissenschaft und Forschung seien schon jetzt ein zentraler Wirtschaftsfaktor im Land Bremen, so Bovenschulte weiter. Jeder zehnte Arbeitsplatz hänge am Wissenschaftssektor, 228 Millionen Euro jährliche Steuereinnahmen und eine Wertschöpfung in Höhe von 1,8 Milliarden Euro im Jahr. Bovenschulte: "Und nicht zuletzt hält die Wissenschaft unsere beiden Städte jung. Sie senkt den Altersschnitt der Bewohnerinnen und Bewohner, sie ist wirtschaftlicher Motor und sie trägt zu einer hohen Lebensqualität und einem positiven Image unserer beiden Städte bei."

Forschungen haben gesellschaftlichen Mehrwert für das Land Bremen

Kathrin Moosdorf, Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft sagte: "Die Bewerbungen der Clusterteams im Rahmen des aktuellen Exzellenzwettbewerbs zeigen, wie stark und vielfältig die Wissenschaftslandschaft in Bremen aufgestellt ist. Dies wird auch an der gesellschaftlichen Relevanz der Forschungsthemen sichtbar – von der Bedeutung des Ozeans für den Klimawandel, dem nachhaltigen Umgang mit begrenzten Ressourcen über globale Solidarität bis hin zur Interaktion von Menschen und KI. Die Forschungen haben nicht nur einen wirtschaftlichen, sondern auch einen ganz konkreten gesellschaftlichen Mehrwert für das Land Bremen und seine Zukunft - und auch weit darüber hinaus. Allen Beteiligten möchte ich daher meinen großen Dank und Respekt für die geleistete Arbeit ausdrücken!"

Eine Universität der Zukunft gestalten

Prof. Dr. Jutta Günther, Rektorin der Universität Bremen sagte: „Wir blicken mit Stolz und Freude auf das bis hierher Erreichte und danken allen Clusterteams für das überaus hohe Engagement. Mit der Perspektive, nunmehr zwei Vollanträge einreichen zu dürfen, eröffnet sich auch die geradezu einmalige Chance, erneut den Titel Exzellenz-Universität zu erwerben. Dabei geht es uns nicht darum, Exzellenz um der Exzellenz willen zu erringen, sondern um die Chance, mit den zusätzlichen Mitteln und der Strahlkraft, eine Universität der Zukunft zu gestalten.“

Weitere Informationen:

https://www.uni-bremen.de/universitaet/hochschulkommunikation-und-marketing/pressemitteilungen/detailansicht/bremer-materialwissenschaften-nehmen-erste-huerde-auf-dem-weg-zur-exzellenzfoerderung

Die Wissenschaftler Dr. Cyprien Verseux und Prof. Dr. Sven Kerzenmacher von der Universität Bremen arbeiten an Lösungen zur Selbstversorgung auf dem Mars – und wie diese ein nachhaltiges Leben auf der Erde inspirieren könnten.

Auf der Erde atmen wir in der Regel nahezu automatisch – erst in Momenten körperlicher Anstrengung oder in überfüllten Hörsälen wird uns die Bedeutung der Luft für uns klar. Doch auf dem Mars, wo keine Atmosphäre das natürliche Atmen ermöglicht, wird die Produktion von Sauerstoff zu einer zentralen Herausforderung. Nicht nur Sauerstoff, sondern auch viele andere lebensnotwendige Ressourcen werden auf dem Mars zur Mangelware. Die Idee, alles Erforderliche für das langfristige Überleben von der Erde aus mitzubringen, mag zunächst reizvoll klingen – wie das Packen eines Rucksacks für einen Ausflug. Expert:innen winken jedoch ab: Eine solche Unternehmung ist nicht nur unwirtschaftlich, sondern für Missionen, die über ein paar Jahre hinausgehen sollen, schlicht unmöglich. Daher ist es entscheidend, Wege zu finden, um aus den natürlich vorhandenen Ressourcen auf dem Mars möglichst viel vor Ort zu produzieren. Dieser Herausforderung nehmen sich die Bremer Wissenschaftler Prof. Dr. Sven Kerzenmacher vom Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien (UFT) und Dr. Cyprien Verseux vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) im Projekt „Sustainable bioproduction on Mars“ im Rahmen der Initiative „Humans on Mars” an.

Das Überleben beginnt mit Cyanobakterien

Die Grundlage der Forschung von Cyprien Verseux bildet die Verwendung von Cyanobakterien, einer der ältesten Lebensformen unserer Erde. Diese Organismen sind in der Lage, sich von Gasen aus der Marsatmosphäre und dem Regolith, der obersten lockeren Schicht auf dem Mars, zu ernähren und Sauerstoff zu produzieren. Das Regolith enthält Elemente wie Kalzium, Magnesium und Eisen, die das Wachstum der Bakterien anregen. Allerdings müssen diese Nährstoffe zunächst aus dem Marsboden gewonnen werden, was nicht ohne Risiken ist. Das liegt daran, dass das Regolith giftige Verbindungen, insbesondere so genannte Perchlorate, enthält. Somit ist der Marsboden sowohl eine Quelle von Nährstoffen als auch von toxischen Verbindungen und muss mit entsprechender Umsicht behandelt werden. Cyprien Verseux konnte im Laboratory of Applied Space Microbiology (LASM) im ZARM bereits nachweisen, dass das Konzept der Sauerstoffgewinnung mit Hilfe von Cyanobakterien unter Verwendung von Marsressourcen funktionieren kann und untersucht dort, wie die Bakterien entwickelt werden können, damit sie die Ressourcen des Mars optimal aufnehmen.

Eine weitere Komplexität im Umgang mit Cyanobakterien auf dem Mars besteht darin, dass sie die in der Marsatmosphäre vorhandenen Gase als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle nutzen können, aber diese Atmosphäre – bis zu einem gewissen Grad – aufbereitet werden müsste. Verseuxs Team prüft in diesem Zusammenhang, wie Veränderungen der atmosphärischen Parameter sich auf das Wachstum der Bakterien auswirken und welcher Kompromiss zwischen geringstmöglicher Aufbereitung der Atmosphäre und effizientem Bakterienwachstum gefunden werden kann. Dies ist entscheidend, da die Aufbereitung dieser Gase mit einem Verbrauch von Ressourcen einhergeht, die bekanntlich auf dem Mars knapp sind. Verseux betont die Relevanz der umfassenden Untersuchung, um nicht nur die Machbarkeit, sondern auch die Effizienz und die Kosten abzuschätzen. „Zu wissen, dass es funktionieren kann, reicht nicht aus. Man muss wissen, wie gut es funktioniert und wie kosteneffizient das System ist ”, erklärt Verseux.

Vom Nebenprodukt zum Ressourcenschatz

Der anvisierte Forschungsansatz geht über die reine Sauerstoffproduktion hinaus. Sven Kerzenmacher, Experte für Anwendungsentwicklung und Bioelektrochemische Systeme am UFT, fokussiert sich darauf, auch die Nebenprodukte der Sauerstoffproduktion – nämlich der cyabobakteriellen Biomasse, die neben Kohlenstoffverbindungen auch essenzielle Nährstoffe wie Phosphat und Stickstoff enthält – sinnvoll zu nutzen.

Der Wissenschaftler und sein Team vom UFT arbeiten schwerpunktmäßig an der Integration verschiedener Prozesse, die die Umwandlung der Nebenprodukte der Cyanobakterien und des Regoliths in wertvolle Sekundärprodukte wie Biotreibstoff und Biokunststoff ermöglichen. Kerzenmachers Team definiert die Merkmale und Anforderungen dieses Teils des Prozesses und optimiert die Verarbeitung der Biomasse der Cyanobakterien. Dabei behält er die gesamte Perspektive im Blick: „In unserem Fachbereich der Umweltverfahrenstechnik liegt ein besonderer Fokus auf der Analyse integrierter Prozesse. Unsere Forschung geht über die Entwicklung von Materialien und detaillierte Einblicke hinaus – wir möchten das Gesamtbild erfassen und das System ganzheitlich verstehen und gestalten. Diese umfassende Perspektive spiegelt sich auch in der Vielfalt unserer Arbeitsgruppe wider, die Forschende aus den Bereichen Mikrobiologie, Physik, Chemie und Maschinenbau vereint.“ Die Vision Kerzenmachers ist, die Biomasse in einem integrierten Prozess zu nutzen, indem sie beispielsweise in Elektrolysezellen zur Herstellung von Bio-Plastik oder Wasserstoff verwendet wird. Der organische Kohlenstoff wird aus der Mischung entfernt, und das verbleibende Produkt, eine Lösung aus Stickstoff und Phosphat, könnte wiederum als Dünger für Pflanzen in Gewächshäusern auf dem Mars dienen. Dies ist ein weiterer Schritt im Prozess für eine nachhaltige Bioproduktion auf dem Mars. Dieser Teil des Projektes wird im Schwerpunkt durch Dr. Daniel Schubert im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) verfolgt.

Eine Vision für Mars und Erde

Die Zusammenarbeit zwischen den Disziplinen und Instituten bringt Verseux und Kerzenmacher erstmalig zum gemeinsamen Arbeiten zusammen. Diese Interdisziplinarität von “Humans on Mars” schätzt Sven Kerzenmacher besonders. Er sagt: „Cyprien und ich kannten uns vorher, haben uns gegenseitig in den Laboren besucht und gesehen, dass man Überschneidungspunkte hat. Die initiale Entscheidung zusammenzuarbeiten ist dann allerdings im Rahmen der Initiative gekommen. Dadurch ist ‚Humans on Mars‘ für mich eine wunderbare Möglichkeit, mit ganz vielen Kolleg:innen zusammenzuarbeiten oder erst einmal zusammenzukommen und sich auszutauschen.“

Dieser Austausch bringt Forschende zusammen, um nicht nur Teilaspekte von Bioproduktionsprozessen zu erforschen, sondern gesamtheitlich die Schaffung eines geschlossenen Kreislaufs zu entwickeln, der den Mars als autonome Ressourcenquelle nutzt. Das Ziel der gemeinsamen Forschung ist, das Beste aus einer sehr begrenzten Anzahl von Ressourcen zu machen. In diesem Ansatz liegt das Potenzial, das durch die Erforschung des Weltraums nicht nur die Grenzen des Menschen erweitert, sondern auch Lösungen für nachhaltiges Leben auf der Erde inspiriert und sich damit den Fragen unserer Zeit widmet.

Hier geht es zum Artikel auf up2date, dem Online-Magazin der Universität Bremen.

Überwintern im ewigen Eis. Spontan bei der NASA anrufen und ein Praktikum klarmachen. Nebenbei Deutsch studieren. Mit dem Rennrad über die Bremer Deiche düsen. Nein, die up2date.-Redaktion hat nicht mit mehreren Personen gesprochen. Tatsächlich gehören all diese Dinge zum Leben einer einzigen Frau: Jess Bunchek. Die vielseitige US-Amerikanerin promoviert beim DLR-Institut für Raumfahrtsysteme und der Humans on Mars Initiative der Universität Bremen. Am 14. März 2024 stellt sie ihre spannende Forschung zum Thema „Pflanzenwachstum in lebensfeindlichen Regionen“ im Rahmen der Reihe „Science goes Public!“ vor.

Was das Besondere an Jess Buncheks Lebenseinstellung ist, lässt sich an einer bestimmten Situation festmachen: dem Tag des Sturms. Die damals 28-Jährige lebt mit neun weiteren Personen in der Neumayer Station III im ewigen Eis der Antarktis. Ihr Job: in dem Gewächshaus-Container „EDEN ISS“ Pflanzen züchten. Dieser steht etwa 400 Meter von der Station entfernt auf einer Plattform – mitten im ewigen Eis. Jess Bunchek züchtet Pflanzen, damit das Überwinterungsteam etwas Frisches zu essen hat. Und damit die Menschen an diesem lebensfeindlichen Ort sich mit etwas beschäftigen können, das wächst. „Das ist wichtig für die Psyche“, erklärt die Wissenschaftlerin. Aber im EDEN ISS geht es auch um die Zukunft. Am Beispiel der Antarktis simuliert die Astro-Botanikerin, ob und wie es möglich ist, dass sich Menschen beispielsweise auf einer Raumstation oder auf dem Mars, mit frischer, vitaminreicher Nahrung versorgen können.

Dafür züchtet sie 14 Monate lang Salat, Tomaten, Paprika, Erbsen, Bohnen und weitere Pflanzen und Früchte – insgesamt etwa 100 Pflanzen in einem 12,5 Quadratmeter großen Container. Drinnen: angenehme 18 bis 23 Grad Celsius, dazu ausreichend Licht und regelmäßige Wasser- und Nährstoffzufuhr für ein gutes Wachstum. Draußen: bis zu -50 Grad Celsius. Es gibt kaum eine lebensfeindlichere Umgebung. Das gilt schon an normalen Tagen. Erst recht, wenn ein Sturm mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 200 Stundenkilometern angekündigt ist. Bunchek erinnert sich: „An dem Tag hatte ich im EDEN noch schnell die Nährstofflösung der Pflanzen erneuert, damit sie die Zeit des Sturms gut durchhalten. Ich war froh, wieder zurück in der sicheren Neumayer-Station zu sein. Es pustete draußen schon sehr ordentlich.“

Alarm im Gewächshaus

Doch kaum hat sie sich hingesetzt, ertönt ein Alarm: Eine Pumpe im Gewächshaus arbeitet nicht mehr richtig. Das könnte gefährlich werden für die Pflanzen. Sie zögert nicht lang, zieht den voluminösen Anzug und die dicken Stiefel wieder an und macht sich in Begleitung einer Kollegin auf den Weg zum Gewächshaus. „Es war unglaublich anstrengend, denn mittlerweile war es auch noch dunkel geworden. Wegen des Sturms konnten wir aber keine Lampe benutzen, denn das Licht hat sehr stark reflektiert und war total desorientierend. Wir mussten uns Stück für Stück vortasten“, erzählt die Forscherin. Per Funk bleiben die beiden mit den Kolleg:innen auf der Station in Kontakt. Ein unglaublicher Kraftakt, der sich bezahlt macht: Die Forscherinnen können die Pumpe wieder zum Laufen bringen. Alle Pflanzen überleben.

Diese Geschichte zeigt: Jess Bunchek ist eine Frau der Tat. Eine, die sich traut, auch das scheinbar Unmögliche anzugehen. Schon während ihrer Kindheit in der Nähe von Chicago war ihr klar, dass es zwei Sachen gibt, die sie faszinieren: Pflanzen und der Weltraum. Eine eher ungewöhnliche Kombination, aus der sich beruflich nichts machen lässt. „Das dachte ich jedenfalls. Ich entschied mich daher für ein Studium der Botanik an der Purdue University in Indiana, mit Deutsch im Nebenfach. Aber das Interesse am Weltraum hat mich immer begleitet“.

Zwei Leidenschaften vereint

Einige Jahre später saß sie an ihrer Masterarbeit im Fachgebiet Agrarwissenschaften. Im Fernseher lief nebenbei eine NASA-Dokumentation. Es war ein Weltraumspaziergang von der ISS zu sehen. Da kommt der jungen Forscherin eine Idee. Warum nicht einfach mal nachschauen, ob die NASA nicht doch etwas Spannendes für sie als Pflanzenforscherin anzubieten hat? Und tatsächlich – sie fand ein Praktikum beim NASA Kennedy Space Center in Florida mit dem verheißungsvollen Namen „Veggie-Projekt“. „Das war mein Thema!“ erinnert sich Bunchek. Die letzten Bilder des Fernsehbeitrags waren noch nicht ganz verschwunden, da hatte sie schon die passende Telefonnummer herausgesucht und sich bei der NASA beworben.

Heute, rund acht Jahre später, blickt sie auf mehrere Jahre spannender Forschungsarbeit als Astro-Botanikerin zurück. Zunächst als freie Mitarbeiterin im „Veggie-Projekt“, seit 2020 als Gastwissenschaftlerin am Bremer DLR-Institut für Raumfahrtsysteme und bei der Humans on Mars-Initiative der Universität Bremen. Letztere nahm Anfang Februar 2024 die erste Hürde in der renommierten Exzellenzstrategie von Bund und Ländern und ist nun auf einem guten Weg, ein Exzellenzcluster zu werden.

Buncheks Büro im DLR-Gebäude im Bremer Technologiepark ist ein Spiegel ihrer Leidenschaften. Natürlich hat sie mehrere Pflanzen, die – anders als in den meisten Büros – bestens gepflegt sind. An den Wänden hängen Bilder der Antarktis sowie das Abbild eines Astronauten im Raumanzug. Die obligatorische hellbraune Büro-Schrankwand ist kaum zugänglich – mehrere menschengroße Bilderrahmen lehnen davor. Sie alle zeigen ihr bislang größtes Abenteuer: Die Überwinterung in der Antarktis, genauer gesagt Innenansichten aus dem Gewächshaus EDEN ISS. Eine Oase des Lebens mitten im ewigen Eis.

Auf dem Weg zur perfekten Nährstofflösung

Mittlerweile steht das einstige Gewächshaus ausgeräumt auf einem Hof hinter dem Bremer DLR-Gebäude. Der Doppel-Container ist im Frühjahr 2023 mit dem Forschungsschiff Polarstern zurück nach Europa gekommen. Doch mit der Rückkehr des Containers ist die Forschung keineswegs abgeschlossen. Tatsächlich geht es jetzt erst richtig los. „Meine Doktorarbeit baut auf meinen Erkenntnissen aus der Antarktis-Überwinterung auf. Dafür bin ich tief in die Chemie eingetaucht“, erklärt die Botanikerin.

Konkret beschäftigt sie sich mit Nährstofflösungen – also dem Stoff, der die Pflanzen auch in den lebensfeindlichsten Regionen mit allem Nötigen versorgt. „Wir wissen noch nicht, wie sich die einzelnen Elemente in der Nährstofflösung verhalten. Vor allem, wenn etwas Zeit vergeht. Wie gut ist eine Nährstofflösung, wenn sie schon zwei bis drei Monate alt ist?“ Sie geht davon aus, das genaue chemische Verhalten der einzelnen Komponenten bald entschlüsselt zu haben. Dann folgt der zweite Teil ihrer Promotion. Dieses Mal touchiert sie die Ingenieurwissenschaften. „Sobald wir wissen, welche Veränderungen die Nährstofflösung mit der Zeit aufweist, können wir die technischen Systeme so anpassen, dass sie besonders lange nutzbar bleibt“, erläutert die Wissenschaftlerin. Denkbar wäre beispielsweise, die kommende Gewächshaus-Generation mit passgenauen Sensoren und Sprühmechanismen auszustatten. Der Hintergedanke: Knappe Ressourcen schonen. Das ist nicht nur für ein Überleben auf dem Mars essentiell, sondern wird in Zeiten des Klimawandels auch auf der Erde immer wichtiger.

Und wie geht es nach der Doktorarbeit weiter? „Das weiß ich noch nicht“, sagt die 31-Jährige. Aktuell fühlt sie sich in Bremen so wohl, dass sie sich vorstellen könnte, zu bleiben. Das Leben in ihrer 7er-WG im Stephaniviertel gefällt ihr, die gemeinsamen Abendessen erinnern sie an das einmalige Gruppengefühl in der Abgeschiedenheit der Neumayer Station. Ihrem Hobby Rennradfahren kann sie in Norddeutschland problemlos nachgehen, fürs Bergsteigen und Tauchen – die sie beide ebenso mag – reist sie regelmäßig an besser geeignete Orte.

Nach unserem Interview geht es erstmal in die USA: Die NASA veranstaltet eine Konferenz, auf der Jess Bunchek einen Vortrag hält. Bevor sie losmuss, um den Koffer zu packen, noch schnell die Frage nach dem ultimativen Pflanzenpflegetipp. „Was ich im EDEN getan habe, damit die Pflanzen gut wachsen? Nichts besonders. Ich habe ab und zu mit ihnen gesprochen. Aber nicht die ganze Zeit. Meistens lief ein Harry-Potter-Hörbuch. Das scheint ihnen gefallen zu haben. Sie waren bei der Ernte etwa drei Mal so groß wie in meinem Garten zu Hause“, erzählt die Botanikerin lächelnd.

Hier geht es zum Artikel auf up2date, dem Online-Magazin der Universität Bremen.

Und wer daran nicht teilnehmen konnte, findet hier ein Video der Vorlesung von Prof. Marc Avila für Kinder: Vorlesung über den Mars im Rahmen der Bremer Kinder-Uni 2023 

Mehr über Science goes Publik finden Sie hier: Science goes ... - Science goes Public!

Drei Antragsskizzen für die Einrichtung neuer Exzellenzcluster hat die Universität Bremen im Rahmen der Exzellenzstrategie von Bund und Ländern eingereicht. Das Team der Humans on Mars Initiative ist nun von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) aufgefordert worden, einen Vollantrag zu seiner Skizze einzureichen.

Die Skizze aus den Materialwissenschaften gehört zu den 41 von einem Expertengremium ausgewählten Skizzen, die nun aufgefordert sind, bis Ende August 2024 einen Vollantrag einzureichen. Die endgültige Entscheidung über die Bewilligung der Cluster fällt im Mai 2025. Insgesamt waren bundesweit 143 Skizzen eingereicht worden.

Mit der Exzellenzstrategie verfolgen Bund und Länder das Ziel, Spitzenforschung an deutschen Universitäten in besonders wettbewerbsfähigen Forschungsfeldern zu stärken. Gefördert werden Exzellenzcluster: große, international sichtbare Forschungsverbünde, in denen Forschende verschiedener Disziplinen an einem Vorhaben zusammenarbeiten und die zur Profilbildung der jeweiligen Universitäten beitragen. Die Förderung gibt den Forschenden die Möglichkeit, sich intensiv auf ihr Forschungsziel zu konzentrieren, wissenschaftliche Nachwuchskräfte auszubilden und internationale Spitzenkräfte zu rekrutieren. Exzellenzcluster werden für sieben Jahren gefördert. Eine zweite Förderperiode von wiederum sieben Jahren ist möglich.

Erfolg in hochkompetitivem Verfahren

„Die Antragsskizze ‚Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit‘ hat heute eine große Hürde auf dem Weg hin zum Exzellenzcluster genommen. Darüber freue ich mich sehr und bedanke mich bei allen Beteiligten. Es sind bundesweit viele Antragsskizzen eingereicht worden. Der Wettbewerb ist hart. Dass die Forschenden der Universität Bremen diese Hürde genommen haben, zeigt, dass wir hier anerkannte Spitzenforschung haben“, sagt Kathrin Moosdorf, Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft der Freien Hansestadt Bremen.

 „Das ist ein großartiger erster Erfolg, der den Stellenwert unserer Forschung im Bereich Materialwissenschaften deutlich macht“, äußert sich Professorin Jutta Günther, Rektorin der Universität Bremen. „Die Forschenden konnten sich in einem hochkompetitiven Verfahren durchsetzen, in dem aufgrund der wenigen Plätze für neue Vollanträge auch sehr gute Forschungsvorhaben bereits ausscheiden mussten. Wir sind stolz auf alle unsere Teams, die sich in den Wettbewerb begeben haben.“ Michal Kucera, Konrektor für Forschung und Transfer, ergänzt: „Unser Dank gilt ausdrücklich allen drei Forschungsteams. Sie haben mit ihren Skizzen hervorragende, innovative Forschungsideen entwickelt, die zur weiteren Profilbildung unserer Universität und zur Stärkung unserer Wissenschaftsschwerpunkte einen wichtigen Beitrag leisten werden.“

Wegweisende Forschung aus den Materialwissenschaften

Die Forschenden waren mit ihrer Clusterskizze „Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“ erfolgreich. Sie gehen davon aus, dass in den nächsten Jahrzehnten die Exploration des Mars durch den Menschen stattfindet – mit enormen Auswirkungen auf die Menschheit einerseits und die Umwelt des Mars andererseits. Eine langfristige Forschungsstation erfordert die Produktion von Materialien und Bauteilen vor Ort, aber die Knappheit an Energie, Wasser und Arbeitskraft sowie die extrem dünne CO₂-Atmosphäre stellen große Herausforderungen dar. Zudem ist durch die weite Entfernung zum Mars die Kommunikation mit der Erde nur zeitversetzt möglich. Die Marsperspektive hilft den Forschenden bei der Frage, wie eine nachhaltige Produktion unter diesen Bedingungen gelingen kann. Ziel ist es, ein Paradigma der Nachhaltigkeit zu entwickeln, das auf Ressourcenknappheit ausgerichtet ist: die Marsperspektive. Konkret wird sie von Knappheit in vier Aspekten bestimmt: Ressourcen, Energie, Arbeitskraft und Informationen. Die Forschungsergebnisse werden langfristig neue Denkansätze auf der Erde etablieren und den nachhaltigen Umgang mit knappen Ressourcen gestalten. „Mit der Marsperspektive werden wir die Produktion von Materialien unter der Prämisse von Ressourcenknappheit neu denken. Damit möchten wir nicht nur einen Beitrag für die Erforschung des Mars leisten, sondern auch für die Nachhaltigkeit auf der Erde“, sagt Professor Marc Avila, Leiter des ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation) und Sprecher der Clusterinitiative.

MARUM stellt Fortsetzungsantrag

In der anstehenden Vollantragsphase reicht auch das Team vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften einen Antrag ein – es handelt sich dabei um einen Fortsetzungsantrag. Hier ist bereits seit 2019 einer der aktuell 57 bundesweit geförderten Exzellenzcluster angesiedelt. Daher steigt das MARUM erst jetzt zur Vollantragsphase in den laufenden Wettbewerb ein. Den Fortsetzungsantrag für den Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ stellen die Forschenden am MARUM dieses Mal als Verbundantrag gemeinsam mit Wissenschaftler:innen der Universität Oldenburg.

Wenn eine Universität mit mindestens zwei Clusteranträgen erfolgreich ist, darf sie sich später auch mit einem gesamtuniversitären Zukunftskonzept in der Förderlinie „Exzellenzuniversität“ bewerben.

„Aktuell richten wir unser Hauptaugenmerk auf die Unterstützung der Forschungsteams, die nun einen Vollantrag stellen können. In den kommenden Monaten werden wir uns aber innerhalb der Universität selbstverständlich über diese Perspektive beraten“, sagt Jutta Günther.

Weitere Informationen:

https://www.dfg.de/foerderung/foerderinitiativen/exzellenzstrategie/

https://www.uni-bremen.de/humans-on-mars-initiative

Drei Antragsskizzen für die Einrichtung neuer Exzellenzcluster hat die Universität Bremen im Rahmen der Exzellenzstrategie von Bund und Ländern eingereicht. Ein Forschungsteam ist nun von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) aufgefordert worden, einen Vollantrag zu seiner Skizze einzureichen.

Die Skizze aus den Materialwissenschaften gehört zu den 41 von einem Expertengremium ausgewählten Skizzen, die nun aufgefordert sind, bis Ende August 2024 einen Vollantrag einzureichen. Die endgültige Entscheidung über die Bewilligung der Cluster fällt im Mai 2025. Insgesamt waren bundesweit 143 Skizzen eingereicht worden.

Mit der Exzellenzstrategie verfolgen Bund und Länder das Ziel, Spitzenforschung an deutschen Universitäten in besonders wettbewerbsfähigen Forschungsfeldern zu stärken. Gefördert werden Exzellenzcluster: große, international sichtbare Forschungsverbünde, in denen Forschende verschiedener Disziplinen an einem Vorhaben zusammenarbeiten und die zur Profilbildung der jeweiligen Universitäten beitragen. Die Förderung gibt den Forschenden die Möglichkeit, sich intensiv auf ihr Forschungsziel zu konzentrieren, wissenschaftliche Nachwuchskräfte auszubilden und internationale Spitzenkräfte zu rekrutieren. Exzellenzcluster werden für sieben Jahren gefördert. Eine zweite Förderperiode von wiederum sieben Jahren ist möglich.

Erfolg in hochkompetitivem Verfahren

„Die Antragsskizze ‚Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit‘ hat heute eine große Hürde auf dem Weg hin zum Exzellenzcluster genommen. Darüber freue ich mich sehr und bedanke mich bei allen Beteiligten. Es sind bundesweit viele Antragsskizzen eingereicht worden. Der Wettbewerb ist hart. Dass die Forschenden der Universität Bremen diese Hürde genommen haben, zeigt, dass wir hier anerkannte Spitzenforschung haben“, sagt Kathrin Moosdorf, Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft der Freien Hansestadt Bremen.

 „Das ist ein großartiger erster Erfolg, der den Stellenwert unserer Forschung im Bereich Materialwissenschaften deutlich macht“, äußert sich Professorin Jutta Günther, Rektorin der Universität Bremen. „Die Forschenden konnten sich in einem hochkompetitiven Verfahren durchsetzen, in dem aufgrund der wenigen Plätze für neue Vollanträge auch sehr gute Forschungsvorhaben bereits ausscheiden mussten. Wir sind stolz auf alle unsere Teams, die sich in den Wettbewerb begeben haben.“ Michal Kucera, Konrektor für Forschung und Transfer, ergänzt: „Unser Dank gilt ausdrücklich allen drei Forschungsteams. Sie haben mit ihren Skizzen hervorragende, innovative Forschungsideen entwickelt, die zur weiteren Profilbildung unserer Universität und zur Stärkung unserer Wissenschaftsschwerpunkte einen wichtigen Beitrag leisten werden.“

Wegweisende Forschung aus den Materialwissenschaften

Die Forschenden waren mit ihrer Clusterskizze „Die Marsperspektive: Ressourcenknappheit als Grundlage eines Paradigmas der Nachhaltigkeit“ erfolgreich. Sie gehen davon aus, dass in den nächsten Jahrzehnten die Exploration des Mars durch den Menschen stattfindet – mit enormen Auswirkungen auf die Menschheit einerseits und die Umwelt des Mars andererseits. Eine langfristige Forschungsstation erfordert die Produktion von Materialien und Bauteilen vor Ort, aber die Knappheit an Energie, Wasser und Arbeitskraft sowie die extrem dünne CO₂-Atmosphäre stellen große Herausforderungen dar. Zudem ist durch die weite Entfernung zum Mars die Kommunikation mit der Erde nur zeitversetzt möglich. Die Marsperspektive hilft den Forschenden bei der Frage, wie eine nachhaltige Produktion unter diesen Bedingungen gelingen kann. Ziel ist es, ein Paradigma der Nachhaltigkeit zu entwickeln, das auf Ressourcenknappheit ausgerichtet ist: die Marsperspektive. Konkret wird sie von Knappheit in vier Aspekten bestimmt: Ressourcen, Energie, Arbeitskraft und Informationen. Die Forschungsergebnisse werden langfristig neue Denkansätze auf der Erde etablieren und den nachhaltigen Umgang mit knappen Ressourcen gestalten. „Mit der Marsperspektive werden wir die Produktion von Materialien unter der Prämisse von Ressourcenknappheit neu denken. Damit möchten wir nicht nur einen Beitrag für die Erforschung des Mars leisten, sondern auch für die Nachhaltigkeit auf der Erde“, sagt Professor Marc Avila, Leiter des ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation) und Sprecher der Clusterinitiative.

MARUM stellt Fortsetzungsantrag

In der anstehenden Vollantragsphase reicht auch das Team vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften einen Antrag ein – es handelt sich dabei um einen Fortsetzungsantrag. Hier ist bereits seit 2019 einer der aktuell 57 bundesweit geförderten Exzellenzcluster angesiedelt. Daher steigt das MARUM erst jetzt zur Vollantragsphase in den laufenden Wettbewerb ein. Den Fortsetzungsantrag für den Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ stellen die Forschenden am MARUM dieses Mal als Verbundantrag gemeinsam mit Wissenschaftler:innen der Universität Oldenburg.

Wenn eine Universität mit mindestens zwei Clusteranträgen erfolgreich ist, darf sie sich später auch mit einem gesamtuniversitären Zukunftskonzept in der Förderlinie „Exzellenzuniversität“ bewerben.

„Aktuell richten wir unser Hauptaugenmerk auf die Unterstützung der Forschungsteams, die nun einen Vollantrag stellen können. In den kommenden Monaten werden wir uns aber innerhalb der Universität selbstverständlich über diese Perspektive beraten“, sagt Jutta Günther.

Weitere Informationen:

https://www.dfg.de/foerderung/foerderinitiativen/exzellenzstrategie/

https://www.uni-bremen.de/humans-on-mars-initiative

Kontakt:

Dr. Achim Wiesner
Stabsstelle Strategische Projekte und Exzellenz (SPE)
Universität Bremen
Tel. 0421 218-60015
Email:

Raumfahrtmissionen sehen sich einigen bedeutenden Herausforderungen gegenüber. Dazu gehört auch die nachhaltige Erzeugung von Sauerstoff und anderen Chemikalien in einer Umgebung, die unseren irdischen Bedingungen diametral entgegengesetzt ist. In diesem Kontext erforschen Dr. Katharina Brinkert und ihr Team neue Lösungsansätze: Im Fokus ihrer Arbeit steht die Photoelektrokatalyse – ein elektrochemischer Prozess, der die Beschleunigung und Steuerung chemischer Reaktionen direkt mittels Sonnenlicht ermöglicht. Ihre Forschung könnte nicht nur eine Optimierung der Lebensbedingungen von Astronaut:innen im Weltraum, sondern auch die Beantwortung grundlegender Fragen zur effizienten Sonnenenergienutzung auf der Erde ermöglichen.

Wie genau funktioniert die Photoelektrokatalyse?

Die Photoelektrokatalyse ist ein Prozess, der die Prinzipien der natürlichen Photosynthese nachahmt. Sie vereint Grundsätze der Photochemie und -physik sowie der Elektrokatalyse. Im Wesentlichen verwenden wir Halbleiter, wie sie auch in Bildschirmen zum Einsatz kommen, als künstliche Lichtabsorber, ähnlich wie Pflanzen Chlorophyll nutzen. Diese Halbleiter sind mit Elektrokatalysatoren versehen, die bestimmte Reaktionen katalysieren können. Abhängig von der Art der Ladung, die durch die Lichtabsorption freigesetzt und auf den Elektrokatalysator übertragen wird (Elektronen oder Löcher), können Reduktions- oder Oxidationsreaktionen durchgeführt werden. Wenn Protonen reduziert werden, können wir zum Beispiel Wasserstoff erzeugen, während bei der Oxidation von Wasser Sauerstoff produziert wird.

Man könnte also sagen, dass Sie sich damit beschäftigen, wie die künstliche Photosynthese auf anderen Planeten funktionieren kann?

Genau. Wir vertiefen unser Verständnis der künstlichen Photosynthese, indem wir die Prinzipien der natürlichen Photosynthese nachahmen – ein Ansatz, der als Biomimetik bekannt ist. Unsere Forschung an der künstlichen Photosynthese konzentriert sich darauf, genau die Prozesse in der Pflanze nachzuahmen und zu verstehen, welche für die Produktion von Sauerstoff und anderen energiereichen Verbindungen wie beispielsweise Wasserstoff wichtig sind. Langfristig haben wir das Ziel, sie mit Hilfe von Sonnenlicht im Weltraum zu erzeugen.

Und warum nutzten Sie dafür keine natürliche Photosynthese?

Die Entscheidung für die künstliche Photosynthese basiert auf der Notwendigkeit, anpassungsfähige Technologien für den Weltraumeinsatz zu entwickeln. Zwar haben wir dort die Sonnenenergie, sowie CO2 und, wenn wir es bereitstellen, ebenfalls Wasser. All diese Ressourcen sind sowohl auf dem Mars als auch auf dem Mond vorhanden. Allerdings ist die Umsetzung der Photosynthese auf diesem Planeten eine deutlich größere Herausforderung als auf der Erde. Die Photosynthese ist ein biologischer Prozess, bei dem Pflanzen, Algen und einige Bakterien Lichtenergie verwenden, um Kohlendioxid und Wasser in Glukose und Sauerstoff umzuwandeln. Dieser Prozess ist eng mit den spezifischen Umweltbedingungen auf der Erde verbunden, und es gibt mehrere Gründe, zum Beispiel Gravitation, Atmosphäre und Temperatur, warum Photosynthese auf anderen Planeten nicht unbedingt in der gleichen Weise funktionieren würde. Zudem spielt das Lichtspektrum eine Rolle, denn Pflanzen auf der Erde sind an die spezifischen Wellenlängen des Sonnenlichts angepasst. Auf dem Mond und auf dem Mars ist das Sonnenlichtspektrum ein anderes, was die Effizienz der Photosynthese beeinflusst. Zudem produziert die natürliche Photosynthese als Energieträger Stärke, die jedoch nicht unseren Energieanforderungen in der Gesellschaft genügt.

Warum ist die Produktion von Sauerstoff und anderen chemischen Verbindungen für Raumfahrtmissionen so entscheidend?

Raumfahrtmissionen stehen vor der Herausforderung, in einer extremen Umgebung wie dem Weltraum autark zu sein. Die Produktion von Sauerstoff und anderen Verbindungen spielt eine entscheidende Rolle, da sie die Grundlage für die Lebenserhaltungssysteme der Raumfahrzeuge und -stationen bildet. Ein konkretes Beispiel ist die kontinuierliche Bereitstellung von atembarer Luft, die durch die Sauerstoffproduktion gewährleistet wird. Ohne diese autarke Versorgung wäre eine Langzeitmission im Weltraum nicht möglich. Bei Weltraummissionen, sind nachhaltige Methoden zur Sauerstoffproduktion und CO2-Recycling von größter Bedeutung. Astronaut:innen auf der ISS haben zwar bereits funktionierende Sauerstoffproduktionssysteme, allerdings erfolgt hier die Produktion durch Elektrolyse von Wasser, welche durch externe Solarzellen betrieben wird und erhebliche Energiemengen erfordert. Unsere Forschung zielt darauf ab, alternative Methoden zu entwickeln, die diese Prozesse in der Schwerelosigkeit effizienter und nachhaltiger gestalten. Die Autarkie in Bezug auf lebenswichtige Ressourcen wie Sauerstoff und Wasserstoff ist essentiell für Langzeitmissionen und die Erschließung des Weltraums. Daher ist die Produktion von Sauerstoff und anderen chemischen Verbindungen nicht nur eine technologische Herausforderung, sondern auch eine grundlegende Voraussetzung für das Überleben und den Erfolg zukünftiger Raumfahrtmissionen.

Wie kann ein auf Sonnenlicht angewiesenes System im extremen Marswinter, wo die Sonneneinstrahlung deutlich geringer ist als auf der Erde, effizient funktionieren? Gerade in dieser Jahreszeit, wenn die Sonne für längere Perioden nicht verfügbar ist, scheint die Herausforderung besonders groß zu sein.

Das ist ein wichtiger Punkt, denn für die Systeme, die auf Sonnenenergie angewiesen sind, müssen natürlich effiziente Speichermechanismen für die Energie mitgedacht werden. Die Speichermechanismen sind übrigens nicht nur für den Marswinter relevant, sondern spielen ganzjährig eine Rolle. Auf dem Mars müssen sie dabei vergleichsweise viel Energie speichern, da die Sonneneinstrahlung hier grundsätzlich deutlich geringer ist als auf dem Mond oder der Erde.

Inwiefern könnte die Technologie, die Sie für Raumfahrtmissionen entwickeln, nicht nur auf dem Mars, sondern auch hier auf der Erde dazu beitragen, Energie effizienter zu nutzen?

Unsere Forschung zur künstlichen Photosynthese und Photoelektrokatalyse hat das Potenzial, nicht nur die Raumfahrttechnologie Anwendung zu finden, sondern auch Fortschritte in Bezug auf Energieeffizienz und die grüne Energiewende hier auf der Erde zu bringen. Der Schlüssel liegt in der effizienten, direkten Nutzung von Sonnenenergie, insbesondere für die Produktion von Brennstoffen wie Wasserstoff. Dies ist vor dem Hintergrund des wachsenden Bedarfs an grünen Treibstoffen besonders wichtig. Da dieser wiederum auf erneuerbare Energiequellen angewiesen ist, könnten die Ergebnisse unserer Forschung dazu beitragen, die Effizienz von Sonnenergieumwandlung und -speicherung zu verbessern. Somit würden nicht nur Raumfahrtmissionen von dieser Technologie profitieren, sondern auch die Entwicklung umweltfreundlicher Energiesysteme und die Reduktion der CO2-Emissionen auf unserem Planeten.

Wenn wir in die Zukunft blicken, wie sehen Sie die Rolle der Photoelektrokatalyse in unserem täglichen Leben, sei es auf der Erde oder bei zukünftigen Raumfahrtmissionen?

Ein Blick in die Zukunft bleibt natürlich spekulativ, da wir noch daran arbeiten, die Stabilität unseres Systems so zu erhöhen, dass es bessere Effizienzleistungen gibt. Wir arbeiten außerdem mit Modellen, die beispielsweise die Effizienzen auf dem Mond und Mars voraussagen, was uns bei der Optimierung hilft. Ein weiterer Aspekt, den wir bei diesem Ausblick berücksichtigen müssen, ist die Frage der Finanzierung für die direkt mit Sonnenlicht betriebenen Systeme. Hier können bessere technologische und ökonomische Modellierungen helfen, zum Beispiel günstigere und nachhaltigere Materialien zu finden. Grundsätzlich bieten sich jedoch vielfältige Möglichkeiten für interessante Fragestellungen in der katalytischen Grundlagenforschung, da wir unter anderem auch untersuchen, wie sich Gravitation und niedrige Temperaturen auf die elektrochemische Produktion von chemischen Verbindungen auswirkt.

Auf der anderen Seite könnten auch konkrete Anwendungen gefunden werden. Beispielsweise wäre der Einsatz in Wüsten- und/oder Polarregionen denkbar, wo wir ohne vorhandene Infrastruktur lokal mit Hilfe von Sonnenlicht etwa Düngemittel durch in der Luft vorhandenen Stickstoff produzieren können. In Polarregionen könnte aufgrund der klimatischen Bedingungen effizient CO2 aus der Atmosphäre gewonnen werden, um vor Ort Brennstoffe zu generieren.

Hier geht es zum Artikel auf up2date, dem Online-Magazin der Universität Bremen.

Die vier Schüler Jan Hundelt, Nick Kraus, Nick Schröder und Tim Joritz zeigten sich im Gespräch mit dem Weser Kurier insbesondere begeistert von dem modernen Umfeld der Universität und beeindruckt von der hohen Motivation der Doktorand:innen. „Es ist wichtig, dass sich Schüler ausprobieren können. So werden Talente entdeckt,“ erklärte Lucio Colombi Ciacchi. Der Professor am Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen ist wissenschaftlicher Koordinator des MAPEX Gerätezentrums und Direktor des Masterstudiengangs Prozessorientierte Materialforschung (ProMat). Bereits vor Beginn der Pandemie stellte er Kontakt zu mehreren Schulen aus der Region her. „Als Forschungsinstitut bieten wir nicht nur für die Studenten Einblicke in die Forschung, sondern auch für Schüler – wodurch auch Begeisterung erzeugt werden kann“, so Ciacchi. Wenn das Projekt im nächsten Jahr fortgeführt wird, überlegt er, auch Fortbildungen für Lehrer:innen anbieten.

Gruppe 1 der Schüler:innen führte an den beiden Tagen Messungen im Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) durch. Angeleitet wurden diese von drei Wissenschaftler:innen der Initiative Humans on Mars, Paul Große Maestrup, Dr.-Ing. Christiane Heinicke und Dr. Cyprien Verseux. Die Schüler:innen konnten am ersten Tag in einer Astronaut:innensimulation Arbeitsanweisungen im Austausch mit dem Mission Control Room ausführen. Am zweiten Tag ging es im Labor mit Messungen zu bakteriellen Nährstoffmedien und mikroskopischen Untersuchungen weiter.

Gruppe 2 besuchte das Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien (UFT). Gemeinsam mit Prof. Sven Kerzenmacher, Parisa Mahdavi und Prof. Jörg Thöming erfuhren sie, warum Bakterien dort mit Strom gefüttert und wie Abwässer biologisch behandelt werden. Bei den Besuchen der Arbeitsgruppen Umweltverfahrenstechnik und Chemische Verfahrenstechnik konnten sie einen Eindruck davon gewinnen, wie ein universitäres Biolabor aussieht und was darin gemacht wird.

Gruppe 3 widmete sich an den beiden Tagen im Bremen Computational Center for Material Sciences (BCCMS) dem Thema comptergestützte Materialmodellierung. Sie konnten mit drei Wissenschaftler:innen der Hybrid Materials Interfaces Arbeitsgruppe, Pia Götz, Eric Macke und Prof. Lucio Colombi Ciacchi, Röntgenmikroskopie  und Computersimulationen ausprobieren. Mit diesen ließ sich beispielsweise ein Nagel der historischen Bremer Kogge untersuchen.

Besonders freuten wir uns über den Besuch von Bürgermeister Andreas Bovenschulte. Peter von Kampen begrüßte ihn und berichtete, was es seit seinem letzten Besuch an der Universität Bremen Neues gab. 

Doch nicht nur die Forschungsschwerpunkte von Humans on Mars wurden diskutiert, viele bereits Studierende und auch Studieninteressierte konnten sich bei uns über Studienmöglichkeiten an der Universität Bremen informieren.

Vielen Dank an unsere zahlreichen Gäste und den tollen Austausch am Messestand!

Die Raumfahrtbehörden wollen Menschen auf den Mars schicken. Aber wie können wir die Astronauten mit Nahrung, Sauerstoff und anderen Verbrauchsgütern versorgen? Ein Teil der Lösung könnte in der Nutzung von Pflanzen und Mikroorganismen aus den natürlichen Ressourcen des Mars liegen. Cyprien Verseux erklärt die Rolle von Cyanobakterien (Blaualgen) in einem solchen System.

Mehr über Science goes Public erfahren Sie hier.

Mars currently is sparsely inhabited by only a few active rovers. With recent advancements in space launch systems, space travel is expected to be more accessible to research facilities and private companies. Falling payload prices will rapidly increase the number of deployed robots. Under the hostile Martian conditions, a pure robot fleet could be a first step for exploration and settlements. While robots offer great advantages, a human-robot mixed team will be indispensable. A key question is where humans and where robots are needed. What should a robot look like and what capabilities do they need? Daily tasks and challenges space roboticists face were lively discussed with the audience.

Learn more about Science goes Public and the program here.

Von der Tiefsee bis ins Weltall

Das Wissenschaftsmagazin „Impact" wird regelmäßig von der U Bremen Research Alliance herausgegeben. In dieser kooperieren die Universität Bremen und zwölf Institute der bund-länder-finanzierten außeruniversitären Forschung. Sie umfasst Forschungsinstitute der vier großen deutschen Wissenschaftsorganisationen, also Fraunhofer-Gesellschaft, Helmholtz-Gemeinschaft, Leibniz-Gemeinschaft und Max-Planck-Gesellschaft, sowie das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz. Die Zusammenarbeit in der U Bremen Research Alliance erstreckt sich über die vier Wissenschaftsschwerpunkte „Meeres-, Polar- und Klimaforschung“, „Materialwissenschaften und ihre Technologien“, „Gesundheitswissenschaften“ und „Minds, Media, Machines“ und somit buchstäblich „Von der Tiefsee bis ins Weltall“. Der wissenschaftliche Austausch im Schwerpunkt „Materialwissenschaften und ihre Technologien“ findet durch die Zusammenarbeit im MAPEX Center for Materials and Processes statt.

Dieser Beitrag findet im Rahmen des Wissenschaftsjahrs 2023 – Unser Universum statt. Das Förderprojekt „Mars findet Stadt“ unter der Projektleitung des Hallenser Vereins science2public – Gesellschaft für Wissenschaftskommunikation bringt dafür den roten Planeten zu uns auf die Erde. Mit sieben Metern Durchmesser, bedruckt mit Originalfotografien der NASA, reist das Werk Mars des britischen Künstlers Luke Jerram seit Mai durch neun Wissenschaftsstädte in Deutschland, die im Strategiekreis Wissenschaft in der Stadt „SK WISTA“ kooperieren. Das Haus der Wissenschaft in Bremen präsentiert die Mars-Installation in Kooperation mit der Kulturkirche St. Stephani vom 24. August bis 14. September 2023. Die Installation hängt in der Vierung von St. Stephani und wird von einem vielfältigen Veranstaltungsprogramm mit wissenschaftlichen Vorträgen, Konzerten und Workshops für Schüler*innen begleitet.

Dieser Beitrag findet im Rahmen des Wissenschaftsjahrs 2023 – Unser Universum statt. Das Förderprojekt „Mars findet Stadt“ unter der Projektleitung des Hallenser Vereins science2public – Gesellschaft für Wissenschaftskommunikation bringt dafür den roten Planeten zu uns auf die Erde. Mit sieben Metern Durchmesser, bedruckt mit Originalfotografien der NASA, reist das Werk Mars des britischen Künstlers Luke Jerram seit Mai durch neun Wissenschaftsstädte in Deutschland, die im Strategiekreis Wissenschaft in der Stadt „SK WISTA“ kooperieren. Das Haus der Wissenschaft in Bremen präsentiert die Mars-Installation in Kooperation mit der Kulturkirche St. Stephani vom 24. August bis 14. September 2023. Die Installation hängt in der Vierung von St. Stephani und wird von einem vielfältigen Veranstaltungsprogramm mit wissenschaftlichen Vorträgen, Konzerten und Workshops für Schüler*innen begleitet.

Seit 2017 arbeitet Dr.-Ing. Christiane Heinicke am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) an der Universität Bremen. Sie leitet dort das Projekt „Moon and Mars Base Analog” (MaMBA), dessen langfristiges Ziel die Entwicklung eines funktionsfähigen Prototyps für eine Mond- und Marsstation ist. Diese Arbeit ist Teil der Initiative „Humans on Mars“ der Universität Bremen.

Habitats for Humans on Mars - Bremen Human Space Exploration Seminar

Professor Marc Avila, Sprecher der Initiative, stellte sich bei der Aktion „Ask a Scientist“ den Fragen der Besucher:innen und freute sich über den großen Zulauf zu Thema Mars: „Die Besucherinnen und Besucher interessieren sich sehr dafür“, sagte der Wissenschaftler. „Und im direkten Gespräch lassen sich viele interessante Fragen klären“.

Nachmittags lag das Hauptaugenmerk auf den parallel stattfindenden Gruppenarbeiten: Hier konzentrierten sich die Teilnehmenden auf die inhaltliche Weiterentwicklung neuer Project Proposals sowie auf künftige Aktivitäten innerhalb der Initiative, wie zum Beispiel Laborbesuche bei den Mitgliedern. Dem Wunsch nach tiefergehender Vernetzung und dem stetigen Austausch von Synergien soll hier Rechnung getragen werden.

Abgerundet wurde das Treffen mit einem Ausklang auf der Wiese des ZARM - hier konnten die Gespräche des Tages in entspannter Atmosphäre bei einem kühlen Getränk fortgesetzt werden.

Wir freuen uns, dass wir wiederholt in so großer Runde zusammenkamen und bedanken uns für den Einsatz aller!

- How can we conceptualize interaction as a key concept in the human-technology relationship?

- Can the concept of design serve as a unifying concept that integrates all themes and ideas mentioned above?

- How can these themes contribute to the current theory and practice of technological design?

- In what ways can we apply these approaches to understand our relationship with emerging technologies such as VR, AR, and IOT?

- How can we understand the moral status of technological artifacts such as robots and AI, such as Chat GPT, using these approaches?

- With the widespread presence of intelligent and interactive machines, how can these lines of thought help us improve workplace design?

Confirmed keynotes

- Prof. Peter-Paul Verbeek (University of Amsterdam):

Disruptive Technologies and the Possibilities of Responsible Design

- Prof. David Gunkel (Northern Illinois University):

The Relational Turn: An Ethics for the 21st Century and Beyond

- Prof. Dr. Marc Hassenzahl (University of Siegen):

Chatbots, robots, smart things: Challenges of designing meaningful interaction with „Otherware“

- Prof. Kari Kuutti (University of Oulu):

Exploring technological mediation – an Activity Theory perspective

General information

The workshop will take place as part of the Humans on Mars Initiative (https://www.uni-bremen.de/humans-on-mars-initiative).

How to apply

The workshop is open to attendees who may or may not have a paper presentation. For those who are interested in presenting their papers, there are limited slots available exclusively for Ph.D. students and Postdoctoral researchers. To apply for a presentation slot, interested individuals must submit a 500 to 1000 word abstract and a short bio in PDF format to the organizer, Dr. Abootaleb Safdari, at asafdari@uni-bremen.de by Jun 8, 2023; 23:59. The presentations should not exceed 20 minutes and will be followed by a 10-minute Q&A session. On the other hand, if you prefer to attend the workshop without presenting a paper, you can send a short bio to the organizer by the same deadline. The selection results for all applicants will be communicated by June 15th, 2023.

Attendance and Excursions

There are no registration fees. Conference attendance is free of charge for presenters and for general public. During the conference, participants will have the opportunity to engage in two exciting excursion events. The first excursion promises an intriguing visit to the MaMBA (Moon and Mars Base Analog) located at the prestigious ZARM center of the University of Bremen. This remarkable facility replicates the conditions and challenges faced in lunar and Martian environments, providing a unique insight into the possibilities of future space exploration. In the second excursion, attendees will have the chance to explore the rich historical heritage of the city.

Sehen Sie sich das Video hier an: Vorlesung über den Mars im Rahmen der Bremer Kinder-Uni 2023 

Marc Avila, Sprecher der Initiative Humans on Mars, ist seit 2016 Direktor des Zentrums für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) und Geschäftsführer der ZARM Fallturm-Betriebsgesellschaft mbH. Außerdem leitet er an der Universität Bremen das Fachgebiet Strömungsmechanik im Fachbereich Produktionstechnik – Maschinenbau und Verfahrenstechnik.

In der zweiten Tageshälfte lag der Schwerpunkt auf der Entwicklung von Ideen für neue, gemeinsame Forschungsprojekte. Aufbauend auf die Sessions vom Morgen, trafen sich die Teilnehmer in zwei Gruppen und arbeiteten gemeinsam an ihren Konzepten.

Alle Mitglieder der Initiative haben an diesem Tag sehr dazu beigetragen, das Forschungsvorhaben der Universität Bremen inhaltlich stark voranzubringen. Wir danken sehr für die Teilnahme und das große Engagement.

Doch nicht nur die Forschungsschwerpunkte von Humans on Mars wurden diskutiert, viele bereits Studierende und auch Studieninteressierte konnten sich bei uns über Studienmöglichkeiten an der Universität Bremen informieren.

Vielen Dank an unsere zahlreichen Gäste und den tollen Austausch am Messestand!

Für die Universität Bremen waren bei dem Termin anwesend: Prof. Dr. Marc Avila, Direktor ZARM und Sprecher von „Humans on Mars“, Prof. Dr.-Ing. Kurosch Rezwan, Sprecher MAPEX, Dr. Christiane Heinicke, wissenschaftliche Koordinatorin von „Humans on Mars“ und Dr. Benny Rievers, Nachwuchsarbeit am ZARM. Die Beteiligten gaben Einblicke in die aktuellen Forschungsvorhaben rund um die Initiative und boten dem Bürgermeister „Wissenschaft zum Anfassen“. Nach der Begrüßung durch Marc Avila stand unter anderem die Besichtigung des Modell-Habitats auf dem Programm, das ein (Über-) Leben, Arbeiten und Forschen auf dem roten Planeten ermöglichen soll.

Pressemitteilung der Pressestelle der Senatskanzlei:

https://www.senatspressestelle.bremen.de/pressemitteilungen/buergermeister-bovenschulte-bremer-mars-forschung-ist-herausragend-410887?asl=bremen02.c.730.de

YouTube: https://youtu.be/xLeVanGT8Io

Here you can see what they have to say about their stay in Paris:

Ksenia Appelganc, PhD Humans on Mars

“It was a great pleasure for me to attend the International Astronautical Congress in Paris. As an engineering psychologist, I have only recently become part of the space community through my work with the Humans on Mars initiative. Therefore, the IAC was the first space congress for me, and it exceeded all my expectations. I learned an incredible amount of new things during those five days.

This was mainly due to the fact that we not only had the opportunity to attend plenary and technical sessions, but also to meet so many exciting people through our involvement at the Bremen booth. Through the exciting presentations, I now know what approaches exist to protect the Earth from asteroids and what impact AI has on space exploration. It was also very special that Christiane Heinicke presented our project "The Living Habitat", which is part of the "Humans on Mars" initiative and in which I am personally involved, in one of the technical sessions.

I also met many young professionals from around the world and learned from them about the opportunities available in the space industry. What struck me most during these discussions was how enthusiastic everyone was about the interdisciplinary nature of our initiative, and I got the impression that such an interdisciplinary approach is really necessary.

To my surprise and joy I noticed that not only experts but also many students participated in the congress. I hope that we could inspire them for the initiative "Humans on Mars" and that we will see some of them at the University of Bremen. I am very grateful to have had the opportunity to participate in the congress and look forward to the next event of this kind."

Daniel Vrankar, PhD at Humans on Mars initiative

“The five days at the IAC in Paris were an incredible time, especially because of the people we were able to meet there. Among others, we had the opportunity to talk to a senator, a high-ranking Airbus manager, and even the Bremen State Secretary Sarah Ryglewski. Also, the numerous conversations with many young, space enthusiastic students were unforgettable and allowed me to make many new contacts, especially with students from other parts of the world.

They were particularly fascinated by the Humans on Mars initiative, which we promoted daily at the Bremen booth at the congress. The Bremen booth offered to send postcards from the IAC, and in the end the Humans on Mars initiative postcard was among the top 5 most voted cards (out of 16).

Being the space geek that I am, I used my free time to stroll through the halls and check out the booths of various space agencies and companies showcasing their latest innovations, which was really fascinating. The technical sessions also gave me the opportunity to dive into topics that I found interesting and would like to focus on in my career as a researcher. Another highlight was the presentation of a joint paper by Dr. Christiane Heinicke in one of these technical sessions. Overall, I enjoyed it very much and definitely plan to attend the congress again next year.”

Conference contributions from the Humans on Mars Initiative:

Christiane Heinicke, Daniel Vrankar, Cyprien Verseux. “An airlock concept to limit the biological contamination of Mars during a human exploration mission.” 20th IAA Symposium on building blocks for future space exploration and development (D3) at 73rd International Astronautical Congress, Paris (2022): #72304. Abstract available online: https://iafastro.directory/iac/paper/id/72304/summary/

Volker Maiwald, Kim Kyunghwan, Claudia Philpot, Daniel Schubert, Vincent Vrakking. “On the path to lunar Eden: Roadmap and demonstrator design of a lunar greenhouse based on an antarctic prototpye.” 20th IAA Symposium on building blocks for future space exploration and development (D3) at 73rd International Astronautical Congress, Paris (2022): #67386. Abstract available online:

IAC-22,D3,2A,7,x67386.brief.pdf (iafastro.directory)

Marc Avila et al. “A vision for human Mars exploration made in Bremen.” IAF human spaceflight symposium at 73rd International Astronautical Congress, Paris (2022): #71602. Abstract available online: IAC-22,B3,8,11,x71602.brief.pdf (iafastro.directory)

Paul Zabel. “Beneficiation of lunar regolith – development of an experimental setup for technology evolution.” IAF space exploration symposium at 73rd International Astronautical Congress, Paris (2022): #68523. Abstract available online: IAC-22,A3,IPB,5,x68523.brief.pdf (iafastro.directory)

Sehen Sie sich hier den Beitrag an und erhalten Sie einen Einblick in das Forschungsvorhaben der interdisziplinären Initiative:

https://www.butenunbinnen.de/videos/humans-on-mars-forschung-uni-bremen-100.html

Die Paneldiskussion fand im Universum Bremen anlässlich der Jahrestagung der Deutschen Astrobiologischen Gesellschaft (DAbG) statt. Hier sind mehr als 100 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler organisiert, die sich mit astrobiologischer Forschung oder verwandten Disziplinen beschäftigen.

The focus of the initiative is not on technological feasibility – such as designing a suitable spacecraft for the long flight. It is rather on people and the complex challenges they are likely to face on the surface of Mars, as well as potential consequences: humans on Mars will change the pristine environment of the red planet, and they will affect how we treat our home planet Earth.

The event was opened with a welcome address by Dr. Claudia Schilling, Senator for Science and Ports of the Free Hanseatic City of Bremen, and Professor Bernd Scholz-Reiter, President of the University of Bremen.

On July 8, 2022, the University of Bremen is set to launch its large-scale initiative “Humans on Mars – Pathways Toward a Long-Term Sustainable Exploration and Settlement of Mars.” Around 60 researchers from eight faculties are working together to address the question of how concepts for long-term, sustainable human exploration and colonization of Mars might look.

This initiative is not about technological feasibility – such as designing a suitable spacecraft for the long flight there. Instead, the focus is on people and the complex challenges they are likely to face on the ground. Equally important is the question of its effects – on the pristine environment of Mars and, not least, on our dealings with Earth.

The Importance of the Initiative:

“Current efforts around the world are unstoppably aimed at flying humans to Mars in the foreseeable future. With our research, we want to show ways in which a permanent human presence on Mars can provide long-term benefits for mankind and at the same time be done with careful consideration for the red planet,” explains Professor Marc Avila, spokesman for the Humans on Mars initiative and director of the Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) at the University of Bremen.

The Bremen initiative differs from the primary objectives of space agencies and private companies also working to implement Mars missions. Often, the focus there is solely on technology and the survival of astronauts on Mars – which means an immense impact on the planet’s environment. “Our interdisciplinary research approach is therefore essential for the “Humans on Mars” initiative. This is the only way to develop radically new solutions to meet the extreme demands of life and survival on Mars,” explains Avila. “The goal is to replace the current paradigm of productivity with one of sustainability.”

The Initiative’s Key Research Questions:

Specifically, the scientists will deal with the following questions: How can human settlements become autonomous and self-sufficient under the extreme, even hostile, environmental conditions on Mars? What might new processes that address the extreme energy and resource scarcity on Mars look like? Could dangerous space radiation possibly be used to generate energy? How is a micro-society with artificially intelligent systems and machines in its midst formed, and how will its relationship with humans on Earth develop over the long term? 

“Environmental protection” is a priority: What tradeoffs are possible between colonization and human intervention on the one hand, and the integrity of the new environment and Martian atmosphere on the other? And last but not least: Can we transfer the findings from the more responsible use of resources, which are even scarcer on Mars than on Earth, to our planet as well – in other words, learn from Mars for Earth?

About the Initiative: 

The initiative is supported by the state of Bremen. The impetus and leadership for “Humans on Mars” comes from the high-profile area of MAPEX Center for Materials and Processes at the University of Bremen. About 60 scientists from eight faculties of the University of Bremen are involved. Nonuniversity research institutes of the U Bremen Research Alliance such as the DLR Institute of Space Systems, the Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM, the Leibniz Institute for Materials Oriented Technologies IWT, and the German Research Center for Artificial Intelligence GmbH (DFKI) are closely involved. 

To the Launch Event:

At the launch event on July 8, 2022, at the Haus der Wissenschaft in Bremen, all participating researchers are expected to present their respective subprojects within the framework of the “Humans on Mars” initiative. The event will be inaugurated, among others, with a welcome address by Dr. Claudia Schilling, Senator for Science and Ports of the Free Hanseatic City of Bremen, and Professor Bernd Scholz-Reiter, President of the University of Bremen.

Additional Information:

https://uni-bremen.de/humans-on-mars-initiative
www.uni-bremen.de/en

Contact:

Vanessa Röttger
University of Bremen
MAPEX Center for Materials and Processes
Tel.: +49 421 218-64952
Email: v.roettger@uni-bremen.de

Dazu zählte die Mars-Crew mit den sechs analogen Astronautinnen und Astronauten im Habitat in der Negev-Wüste. Dies sind speziell ausgebildete Raumanzugtestende, die eine mehrmonatige Grundausbildung durchlaufen. Eingesetzt werden sie bei technischen Tests und Mars-Simulationen. Weitere Teams der Mission waren das Mission-Support-Center in Innsbruck – es fungiert als Kontrollzentrum auf der Erde – sowie das On-Site-Support-Team in Israel. Dieses stellt die für die Marsmission notwendige Infrastruktur vor Ort her, hat aber keinen direkten Kontakt zu den Analog-Astronautinnen und -Astronauten.

Zwei Experimentbereiche bei INTERTEAM

„INTERTEAM ist in zwei Experimentbereiche aufgeteilt“, erläutert Vera Hagemann die Struktur. Das erste Experiment untersucht die Prozesse und Konstrukte innerhalb der einzelnen Teams. „Die sechs Astronautinnen und Astronauten sowie jeweils sechs Teilnehmende aus dem Mission-Support-Center und dem On-Site-Support-Team mussten innerhalb der Mission in sieben Durchgängen Teamaufgaben lösen. Diese umfassten zum Beispiel die Planung eines Events, bei der jedes Teammitglied ein Aufgabenpaket – angefangen vom Catering über Dekoration bis hin zur Auswahl des Musikprogramms – zu übernehmen hatte.“ Interessant sei dann die Beobachtung, wie Absprachen und Entscheidungsprozesse innerhalb der Teams ablaufen.

Das zweite INTERTEAM-Experiment bezieht sich auf die Prozesse zwischen den drei Teams und besteht aus drei Durchgängen. Gemeinsam lösten zwei Analog-Raumfahrende und jeweils zwei Teilnehmende aus dem Mission-Support-Center und dem On-Site-Support-Team verschiedene Teamaufgaben pro Durchgang. „Dabei teilten die Astronautinnen bzw. Astronauten und das On-Site-Support-Team ihre Antworten mit dem Mission-Support Center, welches die Informationen zusammen mit den eigenen Antworten an das jeweils andere Team weiterleitete. Die Antworten aller Teams wurden benötigt, um die nächste Teamaufgabe lösen zu können“, so Christiane Heinicke vom ZARM. Die Kommunikation zwischen den Teams berücksichtigte dabei die Zeitverzögerung zwischen der Erde und dem analogen Mars.

„Spannende und lehrreiche Erfahrung“

Lara Watermann, Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Wirtschaftspsychologie und Personalwesen, hat den Auftakt-Durchgang vom ersten INTERTEAM-Experiment im Mission-Support-Center in Innsbruck begleitet: „Es war eine sehr spannende und lehrreiche Erfahrung, nicht nur die sogenannte Bridgehead-Phase – also die aktive Vorbereitungszeit auf die Mission im Mission-Support-Center – hautnah miterleben zu können, sondern auch Einblicke in die vielfältigen anderen internationalen Forschungsprojekte zu erhalten.“ Erste Ergebnisse zu INTERTEAM sind für Februar 2022 zu erwarten und werden in Publikationen und weitere Forschung zum Thema „Teamleistungen in extremen Umgebungen“ einfließen.

MarsLock-Projekt: Wie funktionale Luftschleusen konzipiert sein müssen

Während INTERTEAM vorrangig von Vera Hagemann geleitet wird, ist Christiane Heinicke primär für das MarsLock-Projekt verantwortlich. Mit MarsLock (eine Zusammensetzung von „Mars“ und „Airlock“, englisch für Luftschleuse) sollen anhand der aktuellen Bewegungsmuster der Analog-Raumfahrenden Empfehlungen für zukünftige Luftschleusen herausgearbeitet werden. Denn Luftschleusen sind eine der wichtigsten Komponenten eines Mars-Habitats: Sie ermöglichen der Crew, das Habitat zu betreten und zu verlassen, um die Umgebung zu erforschen.

Solche Luftschleusen stehen unter Druck und übernehmen bei der Rückkehr ins Habitat die Dekontamination der Raumanzüge, die während der Außenbordeinsätze (Extravehicular activity – EVA) getragen werden. „Wir haben bei AMADEE-20 die Vorbereitungen von EVAs beobachtet. Die Erkenntnisse sollen uns dabei helfen, Konzepte für zukünftige Luftschleusen zu erstellen. Denn gute Luftschleusen müssen sowohl aus technologischer Sicht als auch aus Sicht der Nutzenden funktional sein“, erklärt Projektleiterin Christiane Heinicke.

Zur AMADEE-20 Mars-Simulation

Die Analog-Astronautinnen und -Astronauten lebten und arbeiteten vom 11. bis 31. Oktober 2021 in einem speziell für die Mission entwickelten Habitat. Bei Aktivitäten außerhalb des Habitats trugen sie einen Raumanzug-Prototyp, der vom Österreichischen Weltraumforum (OeWF) entwickelt und gebaut wurde. Die Crew – bestehend aus einer Frau aus Deutschland und fünf Männern aus Österreich, Israel, Spanien, Portugal und den Niederlanden – führte Forschungen für zukünftige astronautische Marsmissionen durch. Eine Zeitverzögerung simulierte während der Mission die Signal-Reisezeit zwischen Erde und Mars. Die analoge Marsmission AMADEE-20 wurde vom OeWF in Zusammenarbeit mit der israelischen Weltraumagentur ISA und D-MARS, dem Betreiber des Marshabitats, in der Negev-Wüste in Israel durchgeführt. Mehr als 200 Forschende aus 25 Ländern waren an dieser internationalen Mission unter österreichischer Leitung beteiligt.

Weitere Informationen:

https://oewf.org/amadee-20/

Fragen beantworten:

- zum Projekt INTERTEAM:

Prof. Dr. Vera Hagemann
Leitung des Fachgebiets Wirtschaftspsychologie und Personalwesen
Fachbereich Wirtschaftswissenschaft
Universität Bremen
Tel. +49 421 218-66750
E-Mail: vhagemann@uni-bremen.de

- zum Projekt MarsLock:

Jasmin Plättner
Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)
Universität Bremen
E-Mail: jasmin.plättner@zarm.uni-bremen.de
Tel. +49 421 218-57794

Link zur Pressemitteilung: https://www.uni-bremen.de/universitaet/hochschulkommunikation-und-marketing/pressemitteilungen/detailansicht/universitaet-bremen-an-mars-simulation-beteiligt