Unterricht am Rande des Weltalls

Gemeinschaftsschule Neubulach und Bildungspartner starten erfolgreich Stratosphären-Ballon

Wie ändern sich Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sauerstoff- und CO2-Gehalt in Abhängigkeit von der Höhe? Das ist eine Frage, die im naturwissenschaftlichen Unterricht häufig unter dem Stichwort „Aufbau der Atmosphäre“ behandelt wird. In unserem IMP-Profil wurde das Thema nicht nur theoretisch behandelt, sondern mit einem Projekt in die Praxis umgesetzt.

Gemeinsam mit Endress+Hauser aus Gerlingen, einem der weltweit führenden Unternehmen im Bereich der Flüssigkeitsanalyse, und mit Unterstützung durch den Bildungspartner synyx GmbH aus Karlsruhe startete am 21. Mai ein Wetterballon, der in seiner Sonde zahlreiche Messinstrumente und Mikrocontroller sowie eine hochauflösende Kamera enthielt und der die Forschungsfragen beantworten sollte. Die Schule sieht das Projekt als Beispiel für das Bestreben der Lehrkräfte, die gelernte Theorie bestmöglich mit konkreten Projekten und Anwendungen zu verknüpfen, so dass sich die Schülerfrage „wofür brauchen wir das mal?“ gar nicht erst stellt.

Die beteiligten Kooperationspartner kennen sich dabei schon lange. Gemeinsam mit synyx wurde die Schule im Jahr 2019 mit dem bundesweiten SCHULEWIRTSCHAFT-Preis ausgezeichnet. Der Kontakt mit Endress+Hauser kam vor ca. 2 Jahren zustande, als die Firma der GMS Neubulach Computer und Monitore gesponsert hat. Seither fanden zahlreiche Kooperationsprojekte statt, die vor allem innerhalb des gymnasialen Profilfachs IMP (Informatik, Mathematik und Physik) angesiedelt waren.

Neu entwickeltes GPS-Tracking-Verfahren

Nach einem Jahr Vorbereitungszeit war es am Freitagmorgen auf dem Sportplatz gegenüber der Schule endlich soweit: Der Ballon aus Naturkautschuk wurde mit Helium gefüllt, während im Hintergrund die Styroporbox mit den sich darin befindenden Messgeräten ihren letzten Schliff bekam. Damit die technischen Geräte darin bei den in der Stratosphäre herrschenden -40°C nicht kaputt gehen, wurde die Box gründlich isoliert und kurz vor dem Start mithilfe von starkem Klebeband fest verschlossen. Mit an Bord war auch ein neu entwickelter Sensor von Endress+Hauser zur Flüssigkeitsanalyse, der im Projekt für die Messung der Luftfeuchtigkeit zuständig war. „Es ist uns eine große Ehre, dass Endress+Hauser unser Projekt für die Produkteinführung des Liquiline Mobile benutzt. Der große Stellenwert des Projektes zeigt auch die wechselseitige Wertschätzung und die Augenhöhe, auf der die Kooperation stattfindet.“ (Dominik Bernhart, Rektor der GMS).

Der Ballon stieg auf eine Höhe von deutlich über 30.000 Meter, bevor er aufgrund des geringen Luftdrucks in dieser Höhe platzte und den Rückweg antrat. Verfolgt werden konnte die Flugbahn durch ein neu entwickeltes Verfahren zum permanenten GPS-Tracking, so dass die Flugroute, vergleichbar mit einem Navigationsgerät, live über die Homepage verfolgt werden konnte. Das Bergungsteam, bestehend aus Schüler*innen, Lehrkräften und Mitarbeitern von Endress+Hauser, stand bereit und war auf alle Landeeventualitäten vorbereitet. „Das ist neben den Forschungsergebnissen ja das wirklich Abenteuerliche an dem Projekt: Wo wird der Ballon landen und wie kommen wir an ihn heran? Schließlich ergaben mehrere Simulationsberechnungen, dass er in Gewässern oder auf hohen Bäumen landen wird.“ (Luis, Klasse 9b, Schüler des IMP-Profils).

Dramatische Bergungsaktion

Doch ganz so reibungslos verlief die Bergung des Ballons dann doch nicht. Denn das GPS-Signal setzte zeitweilig aus und der Ballon konnte dann nicht mehr geortet werden. „Es war dramatisch, doch das Team war super und hat die Hoffnung nie aufgegeben. Dabei wurden kreative Lösungen gesucht, z.B. sendeten mehrere Radiosender einen Suchaufruf, die Flugüberwachung und das Iridium-Netzwerk haben unterstützt und von einem lokalen Flugplatz in der Nähe von Aalen sind extra Suchflüge aufgestiegen.“, berichtet Philipp Jourdan von Endress+Hauser. Doch in einer Höhe von 12.000 Metern meldete sich das GPS wieder. Der Ballon war ordnungsgemäß geplatzt und befand sich auf dem Rückweg. „Wir standen in Aalen-Westhausen jubelnd auf einem Parkplatz.“ beschreibt Dominik Bernhart die Erleichterung des Teams.

Am Nachmittag gegen 16 Uhr landete der Ballon in der Nähe von Roth am See auf einem Acker, so dass die restliche Bergung dann einigermaßen unspektakulär von statten gehen konnte. Nun fängt aber die eigentliche Arbeit aber erst an. Die Daten sind da und wir stürzen uns begeistert in die Auswertung. Das wird in der Schule nach den Pfingstferien stattfinden. Bis dahin erfreuen wir uns an den atemberaubenden hochauflösenden Bildern vom Rande des Weltalls.

 

 

"Es ist toll, dass wir mit unseren Partnern dieses Projekt auf die Beine stellen konnten. Hier werden Physik und Informatik lebendig und anwendungsbezogen erlebbar. Das ist moderner naturwissenschaftlicher Unterricht. Dieser muss mehr sein, als die bloße Vermittlung von trägem Buchwissen und dem Auswendiglernen von bloßer Theorie.“ (Christian Zachrich, Fachleitung Profilfach IMP)

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