Gymnasium forscht Leipziger Kepler-Sonde soll hoch hinaus

Schülerinnen und Schüler des Leipziger Kepler-Gymnasiums wollen hoch hinaus und mit einem selbst-konstruierten Ballon Klimadaten und Videoaufnahmen aus der Stratosphäre in 35.000 Metern Höhe sammeln. Eine Reportage von Sven Kochale.

Kepler Gymnasium
Bildrechte: MDR/ Sven Kochale

Ein heißer Nachmittag in Leipzig. Das Schulgebäude des Kepler-Gymnasiums wirkt verlassen, die meisten Schüler sind längst Zuhause. Nur aus den Räumen in der dritten Etage dringen Wortfetzen nach draußen. Es geht um Geräte-Positionen, Füllmengen und GPS-Ortung. Hier arbeitet die Projektgruppe "Keplerstratos" an ihrem Hightech-Ballon, der in Kürze aufsteigen und die Leipziger Luft untersuchen soll. Die Schüler haben gemeinsam mit ihren Lehrern alle denkbaren physikalischen, chemischen und technischen Szenarien durchgespielt.

Wo die wirklichen Risiken lauern

Doch die größten Risiken haben gar nichts mit der Wissenschaft zu tun, erklärt Philipp aus der achten Klasse. Er entwirft gerade das Drehbuch für den Start.

Ganz wichtig ist vor allem, dass man das nicht allein macht. Man sollte mindestens zu zweit daran arbeiten. Es ( die Konstruktion, Anm. ) sollte sehr fest sein. Kabelbinder und Panzertape sollten verwendet werden. Und man sollte darauf achten, dass nichts reißt. Also keine scharfen Kanten vom Panzertape in Richtung Ballon zeigen. Wir wollen ja nicht, dass der Ballon reißt.

Philipp, 8. Klasse

Das Material des Ballons ist empfindlich. Es besteht aus einem umweltfreundlichem Natur-Kautschuk-Latex-Gemisch, der sich auf der Reise in die Stratosphäre extrem ausdehnen wird, erklärt Physiklehrer Martin Reichel.

Ungefähr 4,4 Kubikmeter Helium müssen wir reinfüllen. Das sind 4.400 Liter. Der Ballon wir am Boden einen Durchmesser von zwei Metern erreichen. Der darf uns nicht wegfliegen. Und dann müssen wir die Sonde dran bauen. Und das Problem ist, dass wir das alles 'live' machen. Das können wir vorher nicht üben weil wir das Helium und den Ballon nur einmal haben. Und der kostet eben so viel, dass wir das nicht wieder durchführen können.

Martin Reichel, Physiklehrer

Forschung dank Sponsoren

Das ganze Projekt verschlingt etwa 1.300 Euro. Nur für das Material, Versicherungen oder Fluggenehmigungen. Finanziert wird "KeplerStratos" aus Spenden und Förderungen. Das Helium dient dabei als Motor. Das Gas ist siebenmal leichter als Luft und hat eine kleinere Dichte. Das sorgt für den notwendigen Auftrieb. Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck ab, dadurch dehnt sich das Helium aus. Der Ballon wird größer. Aus den anfangs zwei Metern Durchmesser werden dann zwölf Meter. Das geht solange, bis das Material bei Temperaturen von bis zu minus 60 Grad Celsius an seine Grenzen kommt. Schließlich platzt der Ballon. Bis dahin sollen die Messgeräte in der Styropor-Box aber möglichst viele Daten aufnehmen und speichern.

"Deshalb ist es wichtig", betont Roman aus der 10. Klasse, "dass die Geräte eine ganz bestimmte Position in der Box haben: "In vielen Fällen war es wirklich so, dass wir Probleme lösen mussten. Zum Beispiel, wie wir die Teile beweglicher anordnen, so dass sie nicht alle an einem Punkt zusammenhängen, sondern wirklich frei in der Box angeordnet werden können."

Was geht da alles in die Luft?

Die Box aus Styropor wird vollgestopft mit Technik. Physiklehrer Martin Reichel will zusammen mit den Schülern Videos vom Flug machen, immer über den genauen Standort des Ballons informiert sein und möglichst viel über Feinstaub, CO2, Ozon und Wetter erfahren. "Die Sonde enthält verschiedene Messinstrumente, einen allgemeinen Daten-Logger, der Daten sammelt über Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und die Zusammensetzung der Luft wie Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid oder Ozongehalt", erklärt der Lehrer.

Kepler-Forschungskiste

Eine Styroporbox
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Eine Styroporbox
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Elektronische Bauteile
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Diese Daten werden gespeichert und sollen anschließend ausgewertet werden, beschreibt Zehntklässlerin Elina den wissenschaftlichen Nutzen des Projekts: "Anhand dieser Daten können wir feststellen, wie die Werte da oben sind und wie sich das verändert hat im Vergleich zu Messdaten von früher."

In der Freizeit wird geforscht

Seit etwa einem Dreivierteljahr planen die Schüler jetzt schon ihr Ballon-Projekt. In dieser Zeit haben sich Chemielehrer Martin Scholze zufolge alle weiterentwickelt und sind zu einem Team geworden.

Ich bin unglaublich positiv überrascht. Das machen die alles in ihrer Freizeit und das sehr engagiert. Ich habe sie auch im Unterricht oftmals so erlebt. Aber da haben sie nochmal eine Schippe draufgelegt.

Kritisch auch beim Schülerprojekt: Start und Landung der Sonde

Im Moment grübeln die Schüler viel über die Startphase. Doch auch die Landung ist kritisch. Denn niemand kann genau vorhersagen, wann und wo die Sonde herunterkommen wird. Wenn der Heliumballon geplatzt ist, soll die Box an einem Fallschirm in Schrittgeschwindigkeit zu Boden gleiten. Oli aus der 10. Klasse wird dann die Ortungsfunktion in der Sonde ständig im Blick haben.

Dafür gibt es dann diverse Programme, die man für die Berechnungen nutzen kann, wie zum Beispiel die Flugbahn. Da gibt man den Ort ein und die Windgeschwindigkeit. Außerdem kann man durch diese GPS-Signale, die auch verbaut werden, die Box verfolgen und wiederfinden.

Schüler Oli, Klasse 10

Insofern ist "KeplerStratos" den gleichen Risiken ausgesetzt wie die Profi-Sonden. Das Wetter muss mitspielen. Und es darf keine Probleme geben. Wie etwa spitze Fingernägel oder scharfe Kanten, die den empfindlichen Ballonstoff aufritzen.

Dieses Thema im Programm: MDR aktuell | Radio | 30. Juni 2019 | 10:20 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 30. Juni 2019, 05:00 Uhr

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