Basar der 27 Bremser

Wie ein riesiger Maulwurf frisst sich die Bohrmaschine durch den Hamburger Untergrund. Der Tunnel, den sie gräbt, soll drei Kilometer lang werden – die Basis für den „European XFEL”, den stärksten Röntgenlaser der Welt. Doch die Bauarbeiten sind spät dran: Ursprünglich war der Spatenstich für 2006 geplant, und die milliardenteure, auf einem Teilchenbeschleuniger basierende Anlage hätte 2011 ihre ersten Röntgenblitze verschießen sollen. Aber dann verzögerte sich das europäische Gemeinschaftsprojekt: „ Wir haben vier Jahre damit verbracht, uns mit unseren Partnern aus dem Ausland auf die Finanzierung und die Organisationsform zu einigen”, klagt Albrecht Wagner, ehemaliger Direktor des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (DESY), das an Planung und Bau des XFEL maßgeblich beteiligt ist. Jetzt wird der Laser-Gigant wohl erst 2015 loslegen können.

Das Beispiel zeigt: Wenn in Europa wissenschaftliche Großgeräte gebaut werden, geht oft ein nervenaufreibendes Hickhack voraus. „Großgeräte sind mittlerweile so teuer, dass einzelne Länder sie sich nicht mehr leisten können”, sagt Hervé Pero von der Generaldirektion Forschung der Europäischen Kommission. Deshalb tun sich die EU-Staaten immer häufiger zusammen, um riesige Teleskope, Teilchenbeschleuniger, Supercomputer oder Forschungsschiffe zu bauen.

Das ist an sich sinnvoll: Die Länder teilen sich Milliardeninvestitionen und können dadurch Wissenschaftsmaschinen von internatonalem Format auf die Beine stellen. Doch in der Regel brauchen die EU-Staaten zu lange, um ein Großprojekt auf den Weg zu bringen, feilschen endlos über Finanzierung und Rechtsform und in der Zwischenzeit hat die Konkurrenz aus Übersee ähnliche Anlagen längst gebaut: So arbeitet in Kalifornien bereits ein Röntgenlaser, der mit dem Hamburger XFEL vergleichbar ist. Und in Tennessee sowie in Japan stehen schon große Spallationsquellen und liefern hochintensive Neutronenstrahlen, mit denen sich die unterschiedlichsten Werkstoffe durchleuchten lassen. Europa dagegen steckt mit einem ähnlichen Projekt noch in der Planungsphase: Frühestens 2018 wird im schwedischen Lund die Europäische Spallationsquelle ESS an den Start gehen.

Um nicht noch weiter abgehängt zu werden, will die Europäische Union die Großforschungsaktivitäten auf dem Kontinent nun stärker bündeln: Mit ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures) hat sie eine europäische Strategie für Forschungsinfrastrukturen ins Leben gerufen. Mittlerweile liegt ein Fahrplan für das künftige Vorgehen auf dem Tisch: „ESFRI hat die Großgeräte identifiziert, die Europa in den nächsten 15 bis 20 Jahren braucht”, freut sich Robert-Jan Smits, Leiter der Generaldirektion Forschung. „ESFRI hat fantastische Arbeit geleistet.”

44 Großprojekte stehen derzeit auf der Agenda – zu Gesamtkosten von geschätzten 20 Milliarden Euro. Darunter sind etwa Forschungsflugzeuge und -schiffe, Supercomputer, Datenbanken, diverse Riesenlaser, Teilchenbeschleuniger und Forschungsreaktoren. Zwar sind zehn Projekte bewilligt, darunter der Hamburger Röntgenlaser und die Kernphysik-Beschleunigeranlage FAIR in Darmstadt. Beim Rest aber hapert es: „Schon bei der Frage, welche Anlagen man zuerst bauen sollte, wird es schwierig” , sagt Wagner. „Einige Länder weigern sich, eine Prioritätenliste zu erstellen.” Offenbar befürchten sie, dass dadurch eigene, noch nicht im Detail geplante Projekte in der Liste zu weit nach unten rutschen und schließlich gar nicht realisiert werden.

Lästiges Betteln um Geld

Ein weiteres Problem: Wie lässt sich eine Großanlage finanzieren, die zum Beispiel in Deutschland steht, aber an der sich etliche andere Staaten beteiligen wollen? Die Erfahrung zeigt, dass das Gastland oft große Schwierigkeiten hat, genug Geld bei den Interessenten locker zu machen. „Da geht viel Zeit verloren, weil man mit dem Hut herumgehen muss”, sagt Wagner. Länder wie die USA, Japan und China haben es da deutlich einfacher: Ein Ministerium entscheidet, dann wird gebaut. „Das ist ein echter Wettbewerbsvorteil”, erklärt Wagner. „Deswegen muss Europa handeln und schneller werden!”

Doch bei der Frage, wie man das anstellen soll, scheiden sich die Geister: Manche Experten sind der Ansicht, dass man das Teilchenforschungszentrum CERN in Genf zum Vorbild nehmen soll. Dort trägt jedes Mitgliedsland entsprechend seiner Wirtschaftskraft zum Jahresbudget bei. „Dieses Modell hat sich bewährt”, meint Wagner. Doch die Regierungen zögern, Einrichtungen nach diesem Modell zu bauen – schließlich bindet es die Mitgliedsländer für Jahrzehnte. Andere Fachleute sehen die EU in der Pflicht: Sie soll die Federführung übernehmen und die Zeche für künftige Großgeräte zahlen. Dann wäre jeder der 27 EU-Staaten an jedem Großgerät beteiligt. Ein Plan, der längst nicht allen behagt, denn er würde es den Mitgliedsländern erschweren, eigene Forschungsschwerpunkte zu setzen.

Aber auf Umwegen lässt sich eine Großanlage durchaus per EU finanzieren – vorausgesetzt, man stellt sie in einer strukturschwachen Region auf. Genau das planen Tschechien, Ungarn und Rumänien: Mit dem ELI-Projekt (ELI: Extreme Light Infrastructure) wollen sie die weltweit stärkste Laseranlage bauen, aufgeteilt in drei sich ergänzende Komponenten: In Tschechien ist ein Riesenlaser für die Plasmaphysik geplant. Die Anlage in Ungarn soll extrem kurze Blitze erzeugen, die in Rumänien das Wechselspiel von Laserlicht mit Atomkernen beleuchten. Der Plan: Die jeweils rund 250 Millionen Euro teuren Forschungseinrichtungen werden fast komplett aus den EU-Strukturfonds finanziert, die Länder, in denen gebaut wird, geben ganze zehn Prozent dazu. „Die Chancen für eine Realisierung stehen gut”, glaubt Wolfgang Sandner, Koordinator des Laserlab-Europe-Netzwerks und Präsident der Deutschen Physikalischen Gesellschaft. „ELI könnte vielleicht schon 2015 fertig sein.”

Etliche Experten favorisieren einen dritten Vorschlag, wie sich europäische Großgeräte künftig finanzieren lassen: Demnach sollte die Baukosten allein das Land tragen, auf dessen Grund die Anlage stehen wird. „Das klingt zunächst unfair”, sagt Wolfgang Sandner. „Aber langfristig rentiert sich das für das Sitzland.” Studien hätten ergeben, dass diesem Land jeder investierte Euro ein Mehrfaches an Einnahmen beschert: Heimische Firmen profitieren vom Bau, das Großgerät schafft Arbeitsplätze, und im Umfeld siedeln sich etliche Industrieunternehmen an.

Enorme Betriebskosten

Und welche Rolle spielt die Europäische Union in diesem Plan? „ Sie sollte für die Betriebskosten der Anlage aufkommen”, schlägt Sander vor. „Damit wäre sichergestellt, dass die Einrichtung für alle Forscher aus Europa offensteht.” Das Problem: Ebenso wie beim Kauf eines Privatautos werden auch bei Beschleunigern, Reaktoren oder Großrechnern die Betriebskosten oft unterschätzt. Pro Jahr liegen sie bei etwa zehn Prozent der Baukosten. Das bedeutet: Ein Röntgenlaser, dessen Bau eine Milliarde Euro kostet, hat nach 30 Jahren drei Milliarden Euro an Betriebskosten verschlungen – Reparaturen und Aufrüstungen inklusive.

Um diese Zeche für Dutzende von Großgeräten zahlen zu können, müsste die EU einen Multimilliarden schweren Topf einrichten – eine wenig realistische Vorstellung. Der Grund: Große EU-Länder wie Deutschland müssten große Summen zuschießen und würden damit Gestaltungsspielräume verlieren. Immerhin: „Wir können uns vorstellen, dass die Europäische Kommission zwischen 10 und 20 Prozent der Betriebskosten trägt”, sagt die ESFRI-Vorsitzende Beatrix Vierkorn-Rudolph, Unterabteilungsleiterin im Bundesforschungsministerium. „Damit könnte man auch jenen EU-Staaten einen Zugang ermöglichen, die sich nicht direkt an einer Anlage beteiligt haben.” Das wäre durchaus ein Fortschritt: Bislang schießt die Europäische Union im Schnitt gerade mal 2,5 Prozent zu den Betriebskosten einer Großanlage zu. Bereits auf den Weg gebracht ist eine weitere Maßnahme der EU-Kommission, die den Bau der geplanten Großforschungseinrichtungen beschleunigen soll: eine neue europäische Rechtsform namens ERIC (European Research Infrastructure Consortium). Bislang mussten sich die am Bau beteiligten Parteien auf eine nationale Rechtsform einigen. Beim Röntgenlaser XFEL (X-Ray Free Electron Laser) in Hamburg etwa hatte Deutschland seine zwölf Partnerländer überzeugen müssen, Mitglied in einer deutschen GmbH zu werden – ein langwieriges Unterfangen, durchsetzt von zahlreichen juristischen Prüfungen.

ERIC soll es richten

„Mit ERIC haben wir nun eine europäische Rechtsform geschaffen, die diese Verhandlungen deutlich beschleunigen dürfte” , sagt Vierkorn-Rudolph. Sie wird zudem eine weitere Neuerung bringen: EU-Staaten, die sich an wissenschaftlichen Großgeräten in anderen Mitgliedsländern beteiligen, sollen künftig keine Mehrwertsteuer mehr dafür zahlen müssen – ein Umstand, der den Investitionswillen bislang deutlich gehemmt hat. ■

Frank Grotelüschen ist Wissenschafts- und Technikjournalist in Hamburg. Er kann den Fortschritt auf der XFEL-Baustelle direkt verfolgen.

von Frank Grotelüschen