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Daten sammeln in 36 Kilometern Höhe
Einen Ausflug in Richtung Weltall konnten Jugendliche der Cäcilienschule Wilhelmshaven Ende September erleben – zumindest indirekt: Sie schickten Stratosphärenballons in über 36 Kilometer Höhe und maßen dort Daten unter anderem zu radioaktiver Strahlung. Die IHJO unterstützte das Projekt mit fachlicher Expertise und finanziell.
Am 21. September um 10:55 Uhr war die Freude bei der AG „Strato-Fische“ der Cäcilienschule Wilhelmshaven groß: Endlich konnte sie zwei Stratosphärenballons starten lassen – ein Projekt, das die Jugendlichen der Jahrgänge 8 bis 12 ein halbes Jahr lang vorbereitet hatten. Etwa drei Stunden später bargen sie die Sonden der beiden Ballons. Nun beginnen die Schüler_innen damit, die gesammelten Daten auszuwerten. Denn der Ballonstart ist für sie kein Selbstzweck, sondern dient auch dazu, Wissen zu physikalischen Themen zu erweitern und anzuwenden.
Interesse an Naturwissenschaften steigern
Ebendieses Ziel – Interesse an den Naturwissenschaften wecken und fördern – verfolgt das Teilprojekt SchülerWissen der IHJO, das die Durchführung des Ballonstarts begleitete und finanziell unterstützte. „Für die Jugendlichen besorgten wir ein Versuchskit, das immer mehr Hersteller für Forschungseinrichtungen und Schulen, aber auch für Privatpersonen anbieten“, erklärt Dr. Wolfgang Wenzel. Der darin enthaltene Ballon wird mit Helium gefüllt und dehnt sich mit zunehmender Höhe immer weiter aus.
Um während des Flugs Daten zu erheben, wird an den Ballon eine Sonde angeschlossen – eine Styroporbox mit verschiedenen Geräten. Darunter sind in der Regel eine Digitalkamera, ein Thermometer und ein Gerät zur Messung des Luftdrucks. Die Schüler_innen maßen darüber hinaus die radioaktive Strahlung. „Außerdem befindet sich ein GPS-Tracker in der Sonde“, erläutert Wenzel. Er sendet bis zu einer Höhe von etwa 6.000 Metern über das Telekommunikationsnetz Daten zur Position des Ballons. „In etwa 36 Kilometer Höhe platzt der Ballon dann und die Sonde sinkt zurück zur Erde“, so Wenzel. Hierfür ist sie mit einem Fallschirm verbunden, um Unfälle bei der Landung zu vermeiden. Aufgrund der GPS-Daten kann das Team die Sonde nach der Landung wiederfinden.
Mittels einer Digitalkamera in der Sonde entstanden während des Flugs Fotos – hier etwa von der Stadt Wilhelmshaven.
Organisatorisches von Versicherung bis zu Luftsicherheit
Den Ballonstart nahmen die Jugendlichen unter der Leitung ihres Lehrers Thomas Eberhardt zum Anlass, naturwissenschaftliches Grundlagenwissen zu vertiefen. So berechneten sie beispielsweise die Fallgeschwindigkeit der Messsonde und überprüften ihre Ergebnisse anschließend, indem sie die Sonde am Fallschirm vom Dach der Schule zu Boden fallen ließen. Die Jugendlichen waren auch in die organisatorischen Arbeiten eingebunden, die Wenzel gemeinsam mit dem Lehrer koordinierte. So musste etwa der Start bei der Luftsicherheit angemeldet werden, um mögliche Kollisionen mit Flugzeugen zu vermeiden. Auch eine Versicherung für den Ballon musste die Gruppe abschließen.
Für den Start waren die Wetterverhältnisse am jeweiligen Tag entscheidend: Bei Wind aus der falschen Richtung hätte der Ballon in der Nordsee oder in Ballungsgebieten wie der Hamburger Innenstadt landen können, wo das Unfallrisiko zu hoch gewesen wäre. So musste der Start mehrere Male verschoben werden.
Datenauswertung unter anderem für „Jugend forscht“
Wenzel begleitete die Arbeit der Jugendlichen nicht nur, er nutzte auch die Gelegenheit, um technische Alternativen zu testen. „Fertige Ballonkits, die es auf dem Markt zu kaufen gibt, sind oft sehr teuer“, erläutert er. Daher wollte er Alternativen erproben: Die Sonde des zweiten Ballons stattete er mit einem Minicomputer, einem sogenannten Raspberry Pi, aus. „Auch mit ihm waren die Messungen möglich“, resümiert Wenzel – eine Erfahrung, die er mit anderen Lehrkräften teilen will. So plant er, detaillierte Informationen zu seinem Versuchsaufbau als Open Education Ressource (OER) zu veröffentlichen.
Auch die AG „Strato-Fische“ kann von Wenzels Ballonstart profitieren: Mit seiner Sonde erfasste er die Feinstaubbelastung in der Luft und stellte die Ergebnisse dem Team zur Verfügung. Für die Jugendlichen fängt nach dem erfolgreichen Start die Arbeit erst an: Die Messergebnisse wollen sie für den Wettbewerb „Jugend forscht“ auswerten.
