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Eigentlich hatte die gebürtige Kluserin und Arzttochter den Berufswunsch Archäologin und lernte deshalb neben Griechisch und Latein im Freifach noch Hebräisch. Kurz vor der Maturität am Gymnasium Solothurn entschloss sich Kathrin Altwegg aber für ein Physikstudium an der Universität Basel – als einzige Frau in ihrem Semester. Nach dem Doktorat in Basel zog sie mit ihrem späteren Ehemann Laurenz, ebenfalls Physiker, in die USA und beschäftigte sich mit physikalischer Chemie. 1982, nach ihrer Rückkehr in die Schweiz, wurde sie Mitglied der Forschungsgruppe von Professor Hans Balsiger im Bereich Weltraumforschung und Planetologie an der Universität Bern, wo sie an der Auswertung der von der Raumsonde Giotto gesammelten Daten zum Kometen Halley mitarbeitete. 1996 erfolgte die Habilitation und gleichzeitig die Ernennung zur Leiterin des Projektes ROSINA. Mit Hilfe dieses Massenspektrometers an Bord der Raumsonde Rosetta gelang es, den Kometen «Chury» zu vermessen und zu erforschen, was Kathrin Altwegg hohe wissenschaftliche Anerkennung einbrachte. Schliesslich wurde sie auch erste Direktorin des universitären Kompetenzzentrums Center for Space and Habitability, CSH.
Neben ihrer wissenschaftlichen Tätigkeit ist ihr die Förderung des Nachwuchses und insbesondere des Frauenanteils in der naturwissenschaftlichen Forschung ein grosses Anliegen. So arbeitete Kathrin Altwegg auf verschiedenen Ebenen daran, den Frauenanteil in der naturwissenschaftlichen Forschung zu steigern. Für die Preisträgerin ist , nach ihren eigenen Worten, das Vermitteln von Wissen und der mit den Naturwissenschaften verbundenen Faszination eine Berufung. Ihr öffentliches Engagement gilt auch der Verbesserung der Vereinbarkeit von Familie und Beruf, beispielsweise durch vermehrte Angebote für Teilzeitarbeit auch in Führungspositionen.
Der Regierungsrat des Kantons Solothurn verleiht Kathrin Altwegg den Anerkennungspreis 2021 als Pionierin in der Wissenschaft und der Gesellschaft.