13. November 2017

Sieben AES-Schüler bauten einen Wetterballon und führten erfolgreich einen Messflug durch

Der Himmel über Schwalbach

Sieben AES-Schüler nahmen an dem Projekt mit einem Strathosphärenballon teil und stellten dieses im Rahmen eines WiTechWi-Vortrages vor. Foto: Kulturkreis GmbH

Eine Gruppe von sieben Schülern der Albert Einstein Schule stellte am Mittwoch vergangener Woche ihr Projekt mit einem Strathosphärenballon vor. Die Schüler Björn Henrichsen, Simon Budinsky, Niklas Kerhoff, Jonathan Knoll, Alexander Martin, Jens Rau und Leon Ritter beteiligten sich am „StratoSat-Wettbewerb“ der Ludwig-Maximilian-Universität, München.

Als eines von zehn Teams wurde eine Schülergruppe der AES für das Projekt „Konstruktion eines Wetterballons“ sowie der Durchführung eines Messflugs mit anschließender Auswertung der Ergebnisse ausgewählt. Die Schüler stellten im Rahmen der Vortragsreihe des Arbeitskreises WiTechWi zusammen mit der AES dieses Projekt vor. Mehr als 50 interessierte Zuhörer, darunter viele Schüler, konnten miterleben, wie die jungen Männer diese Aufgabe gemeistert haben.
Zunächst wurde der Wetterballon mit seinen einzelnen Komponenten vorgestellt. Eine Styroporbox enthielt die Messinstrumente mit Steuerelektronik, Stromversorgung und Heizung sowie einer Kamera. Getragen wurde das Ganze von einem mit Helium gefüllten Ballon aus Naturkautschuk. Ein Fallschirm sorgte am Ende des Experiments für eine „sanfte“ Landung.
Die Wettbewerbsbedingungen sahen vor, dass die Temperatur innerhalb und außerhalb der Sonde sowie der Luftdruck gemessen werden sollten. Außerdem wurde die Flugbahn mit Hilfe von GPS-Daten dokumentiert. Zusätzlich wollte die Gruppe die kosmische Strahlung messen.
Alle für die Messung erforderlichen Geräte wurden über einen Microcontroller gesteuert. Die Verdrahtung der Geräte wurde mit Hilfe einer selbst angefertigten Schaltplatine realisiert. Das für den Microcontroller nötige Steuerprogramm ist von einem Mitglied der Gruppe programmiert worden. Die Heizung der Sonde erfolgte mit zwei Taschenwärmern. Diese Beutel enthalten eine Flüssigkeit, die während des Experiments kristallisiert und dabei Wärme freisetzt.
Eine ebenfalls geplante elektrische Heizung konnte letztendlich aus Zeitgründen nicht mehr beim Flug verwendet werden. Die Schüler erklärten, wie sie die Schaltung der Messgeräte entwickelten, die Platine planten und herstellten, die Effektivität der Heizung in der Kältekammer eines hiesigen Reifenherstellers getestet haben. Die Positionsbestimmung mit Hilfe des vorgegebenen GPS-Systems war schon bei ersten Testmessungen teilweise fehlerhaft. Diese Probleme traten auch beim späteren Flug auf. Die Messgeräte wurden in einem vom Team designten und mit Hilfe eines 3D-Druckers selbst hergestellten Rahmen in der Sonde befestigt.
Nachdem alle Teile konstruiert, montiert und getestet waren, die Fluggenehmigung erteilt war und das Wetter mitspielte, startete der Ballon am 25. Juni morgens. Die später ausgewerteten Daten zeigten, dass die Sonde eine Höhe von über 30.000 Metern erreichte, bevor der Heliumballon wie geplant platzte und die Sonde in einer Entfernung von 65 Kilometer von Schwalbach im Spessart landete. Das Schülerteam hatte mit Hilfe eines Simulationsprogramms die voraussichtliche Flugbahn berechnet und war deshalb bei der Landung des Ballons schon in der Nähe des Zielorts.
Zusätzlich konnten die Schüler mit einem Handy den Ballon anrufen woraufhin dieser seine Standortkoordinaten per SMS zurücksendete. So konnte das Gerät mit den aufgezeichneten Daten erfolgreich geborgen werden. Die Auswertung der Daten zeigte im Wesentlichen die vorher erwarteten Ergebnisse. Nach dem Vortrag gab es noch eine angeregte Diskussion mit den Zuhörern. Für Interessierte an diesem Projekt hat die Gruppe eine Website erstellt, die unter stratosat.de besucht werden kann. red

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