Heisenbärs Reise Richtung Weltall

Für rund 20 Gymnasiasten hieß es am 28. März 2023: die harte Arbeit zahlt sich endlich aus. Monatelang hatten die Schülerinnen und Schüler im Unterricht an der Konstruktion eines Stratosphärenballons getüftelt. Wie muss der Ballon konzipiert sein, damit er erfolgreich in die Luft startet? Was passiert mit solch einem Ballon, wenn er in der Stratosphäre schwebt? Am 28. März wurden all diese Fragen beantwortet. Der Ballon war startklar und das Wetter spielte den jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in die Karten. Einige Male war der lang ersehnte Start zuvor verschoben worden.

Mit Hilfe des Arduinos MKR, einer besonderen Mikrocontrollerplattform, hatten die Schülerinnen und Schüler selbst Elektronik entwickelt, die sie zusammen mit einem kommerziellen Datensammler am Flugobjekt anbrachten. Damit sammelte der mit Helium gefüllte Ballon aus einer Höhe von circa 38 Kilometern Daten und machte eine Videoaufnahme von der Stratosphäre. Die beeindruckenden Aufnahmen lassen sich inzwischen auf dem Instagram Account des Projektteams bestaunen.

Mit der technischen  Ausstattung wurden Daten wie Höhe, Luftdruck und Ortungsdaten der Flugroute aufgezeichnet. Anhand dieser Daten konnten die Schülerinnen und Schüler sowie die Lehrer den Verlauf der Außen- sowie Innentemperatur, den Luftdruck, den Ozon-Gehalt in der Atmosphäre und auch die Lichteinstrahlung im Infrarot-, UV-, und sichtbaren Bereich ablesen. Um genau zu erfassen, wie sich der Ballon während des Steigfluges und unmittelbar nach dem Platzen bewegt, wurden unter Berücksichtigung der Höhenwinde, die Neigungs- und Drehwinkel des Ballons in allen drei Richtungen mehrmals pro Sekunde aufgenommen. Die gesamte Technik war dabei sicher von den Schülern verbaut worden; ein spezielles Gehäuse schützte sie vor den Wetterbedingungen in der Stratosphäre.

Physiklehrer Frank Hill, der zusammen mit Physiklehrer Markus Grashof schon 2021 den Start des ersten Stratosphärenballons am Werner-Heisenberg-Gymnasium verantwortet hatte, fieberte mit den Schülerinnen und Schülern mit: „Wir sind sehr gespannt, wie der Start unseres zweiten Stratosphärenballons verlaufen wird und ob er noch etwas höher aufsteigt als der erste Ballon. Unser Team hat sehr fleißig an dem Projekt gearbeitet. Wir sind deshalb zuversichtlich, spannende Aufnahmen vom Flug und interessante, neue Erkenntnisse über die Stratosphäre zu erhalten. Wir freuen uns darauf, diese Daten im Unterricht und in den Projektarbeiten auszuwerten und mit der Welt zu teilen.“

Nach dem Start des Ballons dauerte es ungefähr zwei Stunden, bis der Ballon die Troposphäre,  die unterste Schicht der Atmosphäre - durchquert hatte und bis in die obere Stratosphäre aufgestiegen war. Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck dabei immer mehr ab. Dass führt dazu, dass sich der Ballon immer weiter ausdehnt, bis er schließlich platzt. Das hatten die Schülerinnen und Schüler erwartet und den Ballon deshalb mit einem Fallschirm ausgestattet, mit dessen Hilfe er langsam abwärts auf die Erdoberfläche sinken konnte. In Heusenstamm, circa 200 Kilometer vom Gymnasium entfernt, ging  der Ballon in unmittelbarer Nähe einer Hauptstraße nieder. Dank eines satellitengestützten GPS-Senders wurden während des Absinkens alle zweieinhalb Minuten Positionsdaten gesendet. Außerdem hatte das Team des WHGs einen zweiten GPS-Sender eingebaut, der die Position des Ballons nach der Landung übermittelte. Kurze Zeit nach der Landung konnte das Team so die datensammelnde Technik sicherstellen.

Als Dank an ihre Sponsoren LANXESS und Niesen hatten die Schülerinnen und Schüler den sogenannten „Heisenbär“ mit auf die Reise geschickt. Dieser schmückte sich mit einem LANXESS Stirnband und den Logos des Logistikunternehmens.

Ermöglicht wurde der Start des Stratosphärenballons des Werner-Heisenberg-Gymnasiums mit einer großzügigen Spende von LANXESS. Nina Hasenkamp, Leiterin der Bildungsinitiative : „Projekte wie diese wecken das Interesse junger Menschen an Naturwissenschaften und erhöhen damit die Chance, den Nachwuchs für eine erfolgreiche Zukunft in diesen Bereichen zu begeistern. Wir sind stolz darauf, Initiativen zu unterstützen, die den Schulunterricht lebendiger und spannender gestalten und dadurch die Begeisterung für Wissenschaft und Technologie fördern.“

Weitere Informationen zum Projekt, von der Idee bis zum Start des ersten Ballons bis hin zur Auswertung der Daten.