Prof. Annette Eicker und Viviana Wöhnke erforschen mit neuen geodätischen
Messformen Änderungen im Wasserkreislauf der Erde. Das Projekt ist Teil
des Sonderforschungsbereichs „TerraQ“.

Die langfristige Vision von „TerraQ“ ist die Entwicklung innovativer
geodätischer Messkonzepte auf der Grundlage der Quantenphysik und der
allgemeinen Relativitätstheorie, die einzigartige Perspektiven für die
Satellitengeodäsie und die gravimetrische Erdbeobachtung eröffnet.

„TerraQ“ zeichnet sich durch die interdisziplinäre Arbeit von Geodät:innen
und Quantenphysiker:innen aus und vereint  Fachwissen aus den
Ingenieurwissenschaften mit physikalischer Grundlagenforschung. Die neu
entwickelten Messverfahren werden die Beobachtung klimabedingter
Änderungen der Wasserverteilung mit verbesserter räumlicher und zeitlicher
Genauigkeit ermöglichen und damit einen wichtigen Beitrag zur Erforschung
des Klimawandels leisten.

Leibniz-Universität Hannover leitet Forschungsprojekt

Der Sonderforschungsbereich wird an der Leibniz-Universität Hannover
federführend geleitet. Beteiligt sind neben der HCU das Deutsche
GeoForschungszentrum (GFZ) Potsdam, das Deutsche Zentrum für Luft- und
Raumfahrt (DLR), das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und
Mikrogravitation (ZARM), die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
und die TU Graz.

Was ist ein Sonderforschungsbereich?

Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten
Sonderforschungsbereiche (SFB) sind langfristig angelegte
Forschungsverbünde von Hochschulen, in denen Wissenschaftler:innen im
Rahmen eines fächerübergreifenden Forschungsprogramms zusammenarbeiten.

HCU-Teilprojekt im Rahmen des Sonderforschungsbereichs

Das SFB-Teilprojekt „C05 – Modellierung von Massenvariationen mit hoher
räumlicher und zeitlicher Auflösung“ ist eine Kooperation von HCU,
Leibniz-Universität Hannover und GFZ Potsdam und wird an der HCU von Prof.
Dr.-Ing. Annette Eicker (Geodäsie und Ausgleichungsrechnung) und Viviana
Wöhnke betreut. Beobachtungen der zeitlichen Variationen des
Erdschwerefeldes mittels Satellitengravimetrie, terrestrischer Gravimetrie
und durch GNSS-Stationsbewegungen erlauben einen Einblick in die
regionalen Variationen und Veränderungen von Wasserspeichern auf jeweils
unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen.

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Schwerefeldmodellen mit
größtmöglicher räumlicher und zeitlicher Auflösung durch die Kombination
der verschiedenen Beobachtungsverfahren. Aufgrund der unterschiedlichen
räumlichen und zeitlichen Sensitivität der Messsysteme stellt eine solche
Datenkombination eine der großen Herausforderungen der Geodäsie dar.

Herausforderung: „Kombination von Satellitendaten und bodengestützten
Messungen“

Prof. Dr.-Ing. Annette Eicker: „Es ist eine spannende Erfahrung, die
technische Entwicklung der Instrumente so hautnah mitzubekommen und deren
Daten direkt in geowissenschaftlichen Anwendungen zu testen. Insbesondere
die Kombination der Satellitendaten der Mission „GRACE“ mit den
bodengestützten Messnetzen ganz neu entwickelter Quantengravimeter wird
eine interessante Herausforderung unseres Projektes.“

HCU-Doktorandin Viviana Wöhnke erforscht Teilprojekt in ihrer Promotion

Viviana Wöhnke ist seit Herbst 2021 Doktorandin im Teilprojekt an der HCU.
Durch ihre Arbeit als studentische Hilfskraft und die thematische Nähe
ihrer Masterarbeit zum Projekt, hat sie von Anfang an viel Vorwissen in
das Projekt einbringen können. In ihrer Promotion geht es um die
Kombination von Satellitengravimetrie (GRACE), terrestrischer Gravimetrie
und GNSS-Beobachtungen zur Bestimmung von regional hochaufgelösten
Wasserspeicheränderungen.

Viviana Wöhnke: „Neben der Datenanalyse und Programmierung gefällt mir
insbesondere auch die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit
Wissenschaftler:innen aus verschiedenen Forschungsbereichen wie der
Hydrologie und Geophysik. Dadurch findet die Arbeit nicht nur am eigenen
Schreibtisch statt, sondern es ergeben sich durch das breitgefächerte
Forschungsprojekt viele weitere spannende Einblicke.“

Krieg in der Ukraine: Online-Gespräch zur Rolle des Völkerrechts am 3.
März mit Expert*innen aus Rechtswissenschaft, Internationalen Beziehungen
und Osteuropastudien.

Der Krieg in der Ukraine geht auch einher mit einer Auseinandersetzung um
rechtliche Fragen. So begründete Präsident Wladimir Putin den Einmarsch
russischer Truppen unter anderem mit einem angeblichen Genozid in den
Separatistengebieten – was umgehend auf scharfen internationalen Protest
stieß. Die Ukraine wiederum wehrt sich gegen die Invasion inzwischen auch
vor dem Internationalen Gerichtshof auf Grundlage der Genozid-Konvention.
Was bedeuten die unterschiedlichen rechtlichen Argumentationslinien für
die Zukunft des Völkerrechts und für die Zukunft der internationalen
Rechtsordnung? Welche Rolle spielt die sowjetische Vergangenheit in diesem
Konflikt und in der Region?

Über diese Fragen sprechen namhafte Expert*innen aus unterschiedlichen
Disziplinen in der öffentlichen Online-Diskussion „Der Ukraine-Russland-
Konflikt: Welche Rolle spielt das Recht?“ am Donnerstag, 3. März, um 18
Uhr. Neben einer völkerrechtlichen Einordnung des Konflikts soll unter
anderem erörtert werden, wie das Völkerrecht in diesem Konflikt
„eingesetzt“ wird.

Eine Diskussion mit Einschätzungen aus der Rechtswissenschaft,
Internationalen Beziehungen und Osteuropastudien. Mit:

• Prof. Dr. Stefan Oeter, Professur für Öffentliches Recht, Völkerrecht
und ausländisches Öffentliches Recht, Universität Hamburg

• Prof. Dr. Elvira Rosert, Juniorprofessorin für Politikwissenschaft,
insbesondere Internationale Beziehungen, Universität Hamburg

• Dr. Cindy Wittke, Leiterin Politikwissenschaftliche Forschungsgruppe,
Leibniz‐Institut für Ost‐ und Südosteuropaforschung, Regensburg

Moderation: Dr. Anne Dienelt, Institut für Internationale
Angelegenheiten, Universität Hamburg

Veranstalter ist die Fakultät für Rechtswissenschaften der Universität
Hamburg in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Ost- und
Südosteuropaforschung. Die Diskussion ist über die Plattform Zoom
kostenlos zugänglich. Weitere Informationen und Anmeldungen:
https://t1p.de/m3udb

Der Hannoveraner Appell fordert Solidarität mit der Ukraine und ein
Zusammendenken von Klimaneutralität und Sicherheit, auf individueller und
gesellschaftlicher Ebene. Deutschland bezieht 55 Prozent seines Erdgases,
35 Prozent seines Öls sowie 50 Prozent seiner Kohle aus Russland. Um sich
von dieser Abhängigkeit fossiler Brennstoffe zu lösen, fordert der Appell
den Einsatz der Bundeswehr. Diese müsse an dem massiven Ausbau von
Wärmepumpen, dem Fernwärmenetz, sowie Photovoltaik- und Windkraftanlagen
im Inland mitwirken.

In ihrem Hannoveraner Appell fordern die Unterzeichner Solidarität mit der
Ukraine und damit verbunden einen Widerstand gegen den russischen
Präsidenten Putin. Deutschland bezieht 55 % seines Erdgases, 35 % seines
Öls sowie 50 % seiner Kohle aus Russland. Auf Individueller Ebene könne
jede Person durch Ihren Energieverbrauch einen Beitrag dazu leisten.
Überdies müsse der Zusammenhang zwischen internationaler Sicherheit und
Klimaneutralität bedacht werden. Der Appell fordert dafür sich von der
Abhängigkeit fossiler Brennstoffe aus Russland zu befreien. In dieser
Situation dürfe die Bundeswehr nicht nur militärisch Aufrüsten, sondern
auch energietechnisch. Mit jeweils 1000 Bundeswehrsoldat*innen solle daher
der massive Ausbau regenerativer Energien in Deutschland vorangetrieben
werden; namentlich in den Bereiche Wärmepumpen, dem Fernwärmenetz, sowie
Photovoltaik- und Windkraftanlagen. Das Ziel müsse sein, "die
Treibhausgasemissionen bis 2030 mindestens zu halbieren".

Der Appell zum Download als PDF findet sich hier:

https://fiph.de/institut/hannoveraner_appell.php?r=1413610047

Quantentechnologien und Highspeed-Rechner mit Supraleitern gehören zu den
aktuellen Elektronik-Trends. Doch sind die Strukturen, mit denen etwa
Qubits auf Chips angesteuert und in Echtzeit ausgelesen werden können,
bislang noch größer als die Qubits selbst. Forschende des Fraunhofer IZM
haben nun einen Prozess entwickelt, mit dem sie die Anschlussdichte mit
Indiumbumps im Vergleich zu bisherigen Lösungen verdoppeln. Mit dieser
Technologie wollen sie nun die Ansteuerelektronik optimieren. Zusätzlich
haben sie in Berlin ein Kryomesslabor eingerichtet, mit dem sie die
Leistungsfähigkeit ihrer Elektronikaufbauten testen können.

Fans der Science-Fiction kennen den Vorgang: Mit Hilfe der Kryostase wird
die Hauptfigur eingefroren und kann einige Jahrhunderte später unbeschadet
aus dem Kälteschlaf erweckt werden. Solche Utopien basieren auf ganz
realer Wissenschaft: der Kryotechnik. Dabei werden Gase verflüssigt, indem
sie Tiefsttemperaturen von -160°C und noch kälter ausgesetzt werden.
Während die Erkenntnisse der Kryotechnik Ende des 19. Jahrhunderts noch
experimentell gewonnen wurden, haben inzwischen viele Branchen die
Vorteile der extremen Kälte erkannt: In der Raumfahrt kommen
beispielsweise Kryo-Sensoren für die Gravitationsmessung oder rauscharme
Verstärker für sehr schwache Signale zum Einsatz. In der Kryochirurgie
wird damit krankes Gewebe behandelt. Vor allem auf dem Gebiet der
Quantentechnologie ist die Kryotechnik relevant.

Um das Spektrum der Quantentechnologien vom Computing über die Sensorik
bis zur Quantenkommunikation realisieren zu können, ist die Entwicklung
geeigneter und vor allem skalierbarer Fertigungstechnologien notwendig.
Damit ein Quantencomputer echte Rechnungen löst und damit Anwendungen
beschleunigt, bedarf es zusätzlicher, ansteuerbarer Qubits – mit
Hunderttausenden bis sogar Millionen physikalischen Einheiten nicht gerade
wenige. Diese Qubits sind durch supraleitende Schaltkreise miteinander
verbunden, also Leitungen, die bei bestimmter Kälte einen kaum noch
messbaren elektrischen Widerstand aufweisen.

Um nun die Qubits auslesen und manipulieren zu können, bedarf es einer
elektrischen Schaltung, die eine möglichst hohe Anschlussdichte besitzt.
Außerdem muss sie thermisch entkoppelt sein, damit durch ihre
Eigenerwärmung im Betrieb die gekühlten Qubits ihre Verschränkung nicht
verlieren. Die so genannte Quantenüberlegenheit wird erst mit hohen Qubit-
Zahlen erreicht, man geht derzeit von 100.000 oder sogar einer Million
Qubits aus. Die erreichbare Qubit-Dichte auf einem Halbleiterchip ist in
vielen Fällen durch die Kontaktdichte limitiert. Beim Anschluss-Rastermaß,
dem so genannten Pitch, konnte mit derzeitigen Technologien seit Jahren
der Wert von 15 Mikrometern nicht unterschritten werden. Den Forschenden
um Dr.-Ing. Hermann Oppermann vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit
und Mikrointegration IZM ist es nun gelungen, durch die galvanische
Abscheidung von Indium einen Pitch von weniger als 7,5 Mikrometern zu
realisieren.
Bei erforderlichen Umgebungstemperaturen von 20 Milli-Kelvin im Betrieb
muss die Eigenerwärmung der elektrischen Leitungen extrem niedrig sein.
Dafür sind supraleitende Materialien bestens geeignet. Den Forschenden um
Hermann Oppermann ist die Abscheidung und Strukturierung von
supraleitendem Niob und Nioblegierungen gelungen, die für die Verdrahtung
von Schaltungsträgern in mehreren Lagen, so genannte Interposer, mit
Durchkontaktierungen verwendet werden. Das Ergebnis sind äußerst
verlustarme Schaltungsträger, mit denen sich Qubit-Arrays in Echtzeit
ansteuern und zu hochdichten, skalierbaren Systemen für Quantenrechner
integrieren lassen.

Um diese Technologiebasis zu schaffen, Materialien zu untersuchen,
Integrationskonzepte zu optimieren und supraleitende Aufbau- und
Verbindungstechnik für kryogene Anwendungen zu entwickeln, wurde am
Fraunhofer IZM in Berlin das Kryomesslabor eingerichtet. Im neu
aufgebauten Testlabor können die Forschenden elektrische Schaltungen
charakterisieren, evaluieren und damit Integrationstechnologien für
Anwendungen in Niedrigsttemperaturen voranbringen. Durch die Analyse des
Widerstandsverhaltens einzelner Schaltungsbestandteile, die mit einem
Kühlfinger unter Vakuum auf bis zu 3 Kelvin gekühlt werden, können das
elektrische Verhalten und die Zuverlässigkeit der Durchkontaktierungen,
Umverdrahtungsebenen und Leitungssysteme bei Kryo-Temperaturen evaluiert
werden.

In laufenden Projekten konnten bereits erste Messungen vorgenommen und
Aufbau- und Verbindungstechniken sowie die Integration unter kryogenen
Bedingungen vorangetrieben werden. „Als einen der nächsten Schritte sehen
wir die Erweiterung der kryogenen Aufbau- und Verbindungstechnik in
Richtung hochfrequente Millimeter-Wellentechnik.“ Hermann Oppermann ist
zuversichtlich: „Unsere steigende Expertise auf diesem Gebiet bietet ein
weites Marktpotenzial, welches über die Quantentechnologien hinaus in
klassische Anwendungsgebiete wie High Performance Computing und Kryo-
Sensorik reicht. Wir sind offen für weitere Projekte, in denen wir mit
unseren Aufbautechnologien kryogene Anwendungen auf die nächste Ebene
bringen.“