Sie ist Chefin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und neu im Präsidium der GDNÄ: Was sie antreibt, was sie vorhat, skizziert die Ingenieurin Anke Kaysser-Pyzalla in diesem Gespräch.  

Frau Professorin Kaysser-Pyzalla, seit Anfang 2023 sind Sie Vizepräsidentin der GDNÄ. Haben Sie schon Pläne für das neue Amt?
Ja die habe ich und dabei sind mir zwei Bereiche besonders wichtig: zum einen die Nachwuchsgewinnung für Berufe im thematischen Spektrum der GDNÄ, zum anderen die interdisziplinäre Herangehensweise an aktuelle Herausforderungen wie Klimawandel, Energieversorgung oder globale Gesundheit. In diesen Bereichen kann die GDNÄ viel bewirken. Sie strahlt Faszination und Begeisterung für die Naturwissenschaften aus, über die wir deutlich mehr Menschen für ein entsprechendes Studium gewinnen können. Ich denke dabei nicht nur an Schülerinnen und Schüler, sondern auch an Erwachsene mit Berufserfahrung, die sich ein Zweitstudium vorstellen können. Es gibt so viele interessante Karrierewege – in Forschung und Entwicklung, an den Hochschulen, in Großunternehmen, aber auch in kleinen und mittelständischen Firmen – das möchte ich stärker in den Fokus rücken. 

Thema Interdisziplinarität: Warum ist sie Ihnen so wichtig und welche Rolle kann die GDNÄ dabei spielen?
Wir werden die großen Menschheitsprobleme nur durch fachübergreifende Zusammenarbeit bewältigen können, das ist heute Konsens. Die GDNÄ, deren Markenzeichen die Interdisziplinariät ist, kann als Plattform für den Austausch unter Experten dienen, als Nährboden für neue Ideen und Ort des öffentlichen Dialogs. 

An Arbeitsmangel werden Sie als Vorstandsvorsitzende des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt nicht leiden. Wie viel Zeit und Energie lässt das Hauptamt Ihnen für ehrenamtliche Tätigkeiten, etwa im GDNÄ-Vorstand?
Meine Tage sind tatsächlich durchgetaktet. Aber ich nehme mir Zeit für die GDNÄ, weil ich finde, dass Menschen in Positionen wie meiner sich auch für die Gesellschaft engagieren sollten. Außerdem habe ich wunderbare Kolleginnen und Kollegen im DLR und in der GDNÄ, die mich unterstützen.

© DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Ein am DLR entwickeltes Regionalflugzeug mit Brennstoffzellen-Antrieb im Probebetrieb. Mit 25 Instituten und Einrichtungen in der Luftfahrtforschung treibt das DLR den Wandel hin zu einer zukunftsfähigen, umweltverträglichen Luftfahrt voran.

Wie können wir uns Ihren beruflichen Alltag als DLR-Chefin vorstellen?
Die meiste Zeit verbringe ich mit Besprechungen und Konferenzen, die im Interesse von Nachhaltigkeit und Effizienz überwiegend online stattfinden. Intern ist die Organisationsentwicklung in Richtung moderner Arbeitsformen gerade ein großes Thema bei uns. Aber ich bin auch unterwegs, so an den Standorten des DLR, oder für persönliche Gespräche mit unseren Kooperationspartnern im In- und Ausland. 

Wer sind diese Partner?
Wir arbeiten mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in akademischer und industrieller Forschung zusammen, mit großen, mittelständischen und kleineren Unternehmen und mit der Bundeswehr. Im Ausland kooperieren wir eng mit Forschungseinrichtungen und Firmen in anderen europäischen Staaten, vor allem aus Frankreich, aber auch aus den USA, Australien, Singapur und Japan – um nur einige Länder zu nennen.    

China zählt nicht dazu?
Auf Grund der sich verändernden geopolitischen Lage und internationaler Spannungen hat das DLR die Kooperationen mit China konsequent reduziert, bestehende Formen der Zusammenarbeit laufen aus. 

Wo steht das DLR heute und wohin geht die Reise?
Mit mehr als zehntausend Mitarbeitenden, dreißig Standorten und mehr als fünfzig Instituten und Forschungseinrichtungen sind wir das größte Forschungszentrum im ingenieurwissenschaftlichen Bereich in Europa. Bei uns geht es um Luft- und Raumfahrt, Energieversorgung, Mobilität, aber auch um Sicherheits- und Verteidigungsforschung und Katastrophenhilfe. Wir arbeiten anwendungsorientiert und haben daher in unserer Forschung immer auch den Weg in Wirtschaft und Gesellschaft im Blick. Wir fliegen Satelliten, die nicht nur für die Erd- und Klimabeobachtung wichtig sind, sondern auch für die Navigation, etwa beim Zukunftsthema autonomes Fahren. Das DLR besitzt eine große Flugzeugflotte und forscht intensiv zum klimaverträglichen Fliegen.

© DLR

Bei der Entwicklung neuer unbemannter Flugkörper und ihrer Integration in den Luftraum ist in Deutschland das Nationale Erprobungszentrum für Unbemannte Luftfahrtsysteme des DLR die treibende Kraft.

Derzeit hat der Flugverkehr einen Anteil von 3,5 Prozent an den klimarelevanten Emissionen weltweit. Wie lässt sich die Belastung reduzieren?
Das hängt von den Passagierzahlen und den Flugdistanzen ab. Für Kleinflugzeuge kommen Batterien infrage. Für Kurz- und Mittelstrecken eignen sich wasserstoffbasierte Antriebe wie die Brennstoffzelle. Bei Langstrecken denken wir an Sustainable Aviation Fuels, kurz SAF, die nachhaltig aus nicht-fossilen Rohstoffen hergestellt werden. Zudem betrachten wir das Gesamtsystem Flugzeug, um auf dem Weg zum klimaverträglichen Fliegen alle technisch-technologischen Möglichkeiten nutzen zu können. Dazu gehören Änderungen im aerodynamischen Verhalten ebenso wie neue Flugzeugkonfigurationen oder die Planung und Umsetzung von klimaverträglichen Flugrouten.

Wann rechnen Sie mit ersten Anwendungen im regulären Flugbetrieb?
SAF werden bereits als Beimischungen zu herkömmlichen Treibstoffen genutzt. Aktuell versuchen wir in mehreren Projekten die in der Luftfahrt benötigten Mengen im industriellen Maßstab verfügbar machen.

Lassen Sie uns noch einmal auf die GDNÄ schauen: Nach dem Mediziner Martin Lohse hat jetzt mit Heribert Hofer ein Zoologe die GDNÄ-Präsidentschaft übernommen. Sie sind Materialwissenschaftlerin und Maschinenbauerin und werden 2025 im Amt folgen. Wird die GDNÄ der Zukunft technikwissenschaftlicher sein?
Sie wird interdisziplinär sein und es wird vielleicht noch mehr Synergien zwischen den einzelnen Fachgebieten geben. Das passt gut zur GDNÄ und gut zum DLR, das neben den Technikwissenschaften auch in den Naturwissenschaften aktiv ist: Denken wir nur an das Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln, wo Medizinerinnen und Mediziner sowie Psychologinnen und Psychologen biomedizinische Forschung auf höchstem Niveau betreiben.

© DLR

Die ESA-Kurzarmzentrifuge im :envihab des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln. In der weltweit einmaligen Forschungsanlage werden die Auswirkungen von Umweltbedingungen wie der Schwerkraft auf grundlegende Mechanismen der menschlichen Gesundheit, der Lebensbedingungen und der Leistungsfähigkeit des Menschen untersucht. In der neuen Kurzarmzentrifuge können Probanden mit bis zu 4,5 Gramm am Fußende beschleunigt werden.

In ihrer 200-jährigen Geschichte hatte die GDNÄ bisher siebzig Präsidenten und nur zwei Präsidentinnen. Auch die Mitglieder sind überwiegend männlich. Steht Frauenförderung auf Ihrer Agenda?
Ja, das ist ein ganz wichtiges Zukunftsthema. In der Medizin ist der Nachwuchs schon zum größten Teil weiblich, in den Natur- und Ingenieurwissenschaften gibt es Nachholbedarf. Da müssen wir stärker zeigen, wie viel Spaß diese Berufe machen und uns noch mehr um die Vereinbarkeit von Familie und Erwerbstätigkeit kümmern.

Das Schülerprogramm hat sich zu einem starken Pfeiler in der GDNÄ entwickelt wie etwa die Jubiläumsfeier 2022 in Leipzig zeigte. Welchen Stellenwert hat dieses Programm für Sie und haben Sie schon Ideen für die Nachwuchsförderung?
Das Schülerprogramm ist eine tolle Sache und ganz wichtig für die GDNÄ. Beim DLR haben wir gut funktionierende Schülerlabore, da lassen sich womöglich Synergien schaffen. Auch den Schülerinnen und Schülern möchte ich zeigen, wie attraktiv Berufe in Medizin, Natur- und Technikwissenschaften sind. Vielleicht gelingt es uns, Patenschaften zwischen etablierten Wissenschaftlern und jungen Leuten und eine Plattform mit Materialien für den naturwissenschaftlichen Unterricht aufzubauen. Bestimmt haben die Mitglieder der GDNÄ weitere gute Ideen – die sollten wir sammeln und auswerten.

© DLR

DLR-Schülerlabor: Experimente auf der Bühne gaben bei der Einweihung Ende September 2022 einen Vorgeschmack auf die neuen Möglichkeiten, die das DLR_School_Lab Jena jungen Leuten bietet.

Der Austausch mit der Öffentlichkeit ist ein starkes Anliegen der GDNÄ. Wie beurteilen Sie das bisherige Engagement? Wollen Sie den Dialog vertiefen?
Die GDNÄ wird in der Öffentlichkeit geschätzt und hat sich große Verdienste im Dialog mit der Gesellschaft erworben. Diese Arbeit möchte ich fortsetzen. Als Wissenschaftler haben wir die Pflicht, unser Wissen in die öffentliche Diskussion einzubringen. Wichtig ist, dass man sich auf Zahlen und Fakten, etwa auf die Geltung naturwissenschaftlicher Gesetze, einigen kann. Darauf müssen wir Wissenschaftler verstärkt hinwirken. 

Zum Schluss noch eine persönlichere Frage: Wie sind Sie zur GDNÄ gekommen und was bedeutet sie Ihnen?
Ich bin durch andere Mitglieder und ihre begeisterten Schilderungen zur GDNÄ gekommen. Mir imponiert ihre große Tradition und ihre Offenheit für Zukunftsthemen. Dafür setze ich mich gern ein.

Für seine Leistungen auf dem Gebiet der Quantenphysik erhält Anton Zeilinger den Physiknobelpreis 2022. Wie Österreich zu einem Hotspot dieser Forschungsrichtung wurde und wie man jetzt in Deutschland aufholen will, schildert in diesem Interview Professor Rainer Blatt. Er ist vielen GDNÄ-Mitgliedern durch seine Vorträge und Publikationen bekannt und arbeitet seit Langem eng mit Anton Zeilinger zusammen. 

Herr Professor Blatt, wie viele Interviews haben Sie seit Anfang Oktober gegeben?
Es werden fünf oder sechs gewesen sein. Die Anfragen kamen von nationalen und internationalen Agenturen und Zeitungen. 

Um was ging es in den Gesprächen?
Anlass war natürlich der Nobelpreis für die Quantenforschung, der meinem Kollegen Anton Zeilinger zusammen mit dem Franzosen Alain Aspect und dem US-Amerikaner John Clauser zugesprochen wurde. Das Themenspektrum reichte von Fragen der Grundlagenforschung bis zu meiner Verbindung zu Anton Zeilinger.  

Das interessiert auch uns: Wie lange kennen Sie Anton Zeilinger und was verbindet Sie beide?
Wir kennen uns seit 35 Jahren und haben bald nach meiner Ankunft an der Universität Innsbruck im Jahr 1995 mit unserer Zusammenarbeit begonnen. Uns verbindet die quantenphysikalische Forschung, wobei sich unsere Ansätze unterscheiden, aber gut ergänzen. Anton Zeilinger widmet sich den Grundlagen der Quantenmechanik und arbeitet mit Photonen, ich habe mich auf Atome und Ionen spezialisiert und nehme stärker die Anwendungen in den Blick. Zusammen gründeten wir mit Peter Zoller und weiteren Kollegen im Jahr 2003 in Innsbruck das Institut für Quantenoptik und Quanteninformation, kurz: IQOQI. Unser Vorbild war das berühmte JILA, ein US-Institut für Atomphysik und Astrophysik in Boulder, Colorado. Dort hatten Peter Zoller und ich wunderbare Forschungsaufenthalte verbracht. Zurück in Österreich konnten wir die hiesige Akademie der Wissenschaften für den Aufbau einer ähnlichen Institution in unserem Land gewinnen. Inzwischen hat sich das IQOQI, das kann man ohne Übertreibung sagen, zu einem Leuchtturm der Forschung entwickelt.

© IQOQI/M.R.Knabl

Exklusive Lage den Tiroler Alpen: das Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI).

Wie können wir uns das Institut vorstellen?
Wir arbeiten an zwei Standorten: Hier in Innsbruck forschen inzwischen mehr als 200 Wissenschaftler aus über 20 Ländern, ähnlich groß und international ist das Team um den Leiter Markus Aspelmeyer in Wien. Trotz unterschiedlicher Forschungsschwerpunkte arbeiten wir eng zusammen und unsere Arbeitsgruppen treffen sich regelmäßig, um sich auszutauschen. In den ersten Jahren habe ich das Institut als Gründungsdirektor geleitet, seither fungiere ich als wissenschaftlicher Direktor. 

Könnte man das IQOQI demnach als Keimzelle für den Quantenphysik-Nobelpreis 2022 bezeichnen?
Durchaus. Zwar sind viele der mit dem Preis gewürdigten Arbeiten bereits vor der Gründung des Instituts entstanden, das IQOQI hat jedoch die Sichtbarkeit der Quantenphysik in Österreich sehr befördert.  

Welche Bedeutung hat die Auszeichnung für Ihr Fachgebiet in Österreich?
Der Nobelpreis ist auch eine Anerkennung für die immense Aufbauleistung der letzten 25 Jahre. Sie hat dazu geführt, dass in der Quanteninformation hierzulande eine kritische Masse entstanden ist. Mit seinen Pro-Kopf-Ausgaben für diesen Bereich ist Österreich weltweit führend. Dafür gesorgt haben unsere Förderagenturen, allen voran der Wissenschaftsfonds FWF, das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung und die Österreichische Akademie der Wissenschaften – ihnen gilt unser ganz besonderer Dank. 

Wie steht es um die praktische Anwendung der Forschungsergebnisse, etwa im Bereich Quantencomputer?
Es gibt erste Prototypen, die mit einigen zehn Quantenbits, sogenannten Qubits, rechnen können. Das ist sehr viel, wenn man bedenkt, dass ein Quantencomputer im Prinzip schon mit fünfzig Qubits die Leistungsfähigkeit eines heutigen Supercomputers erreichen kann. Voraussetzung ist allerdings, dass die Quantenrechnungen sich beliebig lange fortsetzen lassen und dabei keinerlei Fehler passieren. Davon sind wir noch weit entfernt, doch an Fehlerkorrektur und Skalierbarkeit wird derzeit weltweit intensiv gearbeitet. Überhaupt entwickelt sich das Feld stürmisch, das Potenzial ist extrem groß und viele junge Leute mit frischen Ideen stoßen neu hinzu.

© IQOQI/M.R.Knabl

Blick in ein Labor im Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation.

Oft heißt es, dass Quantencomputer mit gigantischen Rechenleistungen klassische Computer schon bald ganz verdrängen werden. Sehen Sie das auch so?
Nein, denn Quantencomputer eignen sich besonders gut für die Lösung von speziellen Problemen, zum Beispiel für die Berechnung der Quanteneigenschaften von Materialien, was in der Chemie sehr wichtig ist und wofür heute rund die Hälfte der weltweiten Rechenleistung verbraucht wird. Klassische Computer benötigen für solche Operationen sehr viel mehr Speicherkapazität als Quantencomputer. Übrigens wies schon in den 1980er-Jahren der US-Nobelpreisträger Richard Feynman darauf hin, dass es doch sehr viel sinnvoller sei, für solche Aufgaben Computer zu verwenden, die mit Quanteneigenschaften rechnen und somit das Quantenverhalten automatisch berücksichtigen, als dies auf einem klassischen Rechner kompliziert zu programmieren. Klassische Computer werden weiterhin Standardberechnungen und Routinearbeiten durchführen und haben ihre Berechtigung, wenn es zum Beispiel um Big-Data-Anwendungen geht, etwa in der Klimaforschung. Hier gelten die Regeln der klassischen Mechanik, das ist nicht das Terrain der Quantenrechner.

Mit zwei Milliarden Euro fördert die Bundesregierung die Entwicklung von Quantencomputern „Made in Germany“. Bayern legte noch einmal 300 Millionen Euro drauf und startete Anfang 2022 das ehrgeizige Projekt „Munich Quantum Valley“, in dem auch Sie sich engagieren. Was passiert da gerade?
Es geht darum, die Quantentechnologie insgesamt sowie wettbewerbsfähige Quantencomputer in Bayern zu entwickeln und zu betreiben. Die beiden Münchner Universitäten und die Universität Erlangen-Nürnberg beteiligen sich, dazu die Max-Planck-Gesellschaft, die Fraunhofer-Gesellschaft, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt und die Bayerische Akademie der Wissenschaften. Im Munich Quantum Valley mit seinen gut 350 Mitarbeitern laufen die Fäden zusammen. Derzeit bauen wir Quantencomputer auf drei unterschiedlichen Plattformen auf. Schon jetzt setzt das Projekt international Maßstäbe. Ich widme ihm als Berater und Koordinator inzwischen die Hälfte meiner Arbeitszeit.

Das Munich Quantum Valley hat sich vorgenommen, die Öffentlichkeit über aktuelle Themen der Quantenforschung zu informieren. Eine gute Idee?
Ich halte das für extrem wichtig. Die wissenschaftliche Arbeit und die Forscher werden von der Gesellschaft bezahlt, das Forschungsumfeld wird von ihr bereitgestellt – also haben wir auch die Pflicht zu erklären, was und wofür wir das tun.

Wie gehen Sie dabei vor? Leichte Kost ist die Quantenphysik ja nicht gerade.
Ich nehme die Leute ernst und versuche, sie dort abzuholen, wo sie gerade sind. Was ich sage, muss nicht wissenschaftlich klingen. Es sollte die Dinge so einfach wie möglich auf den Punkt bringen, darf aber nicht falsch sein. Ich benutze gern Bilder, Analogien und Beispiele. Und manchmal zitiere ich meine Mutter mit einem ihrer Lieblingssätze: „Von nix kommt nix“. Da sind wir dann mitten in der Physik und schnell bei meinen Themen.