Stratosphärenflug der MINT Kurse am 07.09.2021

Schon seit Monaten hatten die beiden MINT-Kurse des 9. Jahrgangs alles für ihren Wetterballonflug in die Stratosphäre vorbereitet.

Hier der Bericht, wie wir es geschafft haben, eine Kamera und einen Schokokuss in 40 000 m Höhe zu bringen.

  

Video von der Onboard Kamera, den GPS-Daten und Bildern unseres Presseteams

Unser Lehrer Herr Bormann, der bereits am Anfang des Jahres durch einen Online-Workshop auf die Idee des Ballonfluges gekommen war, erzählte uns von dieser Idee und wir Schüler waren sofort Feuer und Flamme und legten direkt los. Zusammen mit dem Parallelkurs von Herrn Irmer begannen wir mit dem Projekt Stratosphärenflug.

Natürlich konnte dies aufgrund des coronabedingten Distanzunterrichts zuerst nur in theoretischer Form durch Arbeitsblätter und Videos stattfinden.

Doch trotz dieser ungewöhnlichen Form des Unterrichts machten wir uns recht schnell mit dem Wetterballon und seinen Daten vertraut und es konnten schon erste Berechnungen, die zum Beispiel mit der Füllmenge, der Flughöhe und der Platzhöhe des Ballons zusammenhängen, vorgenommen werden.

Nach einiger Zeit, wieder im Präsenzunterricht am Ratsgymnasium, ging es nach den Sommerferien mit dem praktischen Teil los.

Jeweils fünf Teams arbeiteten fleißig auf einen erfolgreichen Stratosphärenflug hin.

Das Startvorbereitungs Team	Mission Control Team

Das Startvorbereitungs Team baute die Sonde mit allem nötigen Equipment zusammen. Dazu gehörten unter anderem eine Kamera, ein GPS-Tracker sowie ein Datenlogger, der Temperatur, Luftdruck, Geschwindigkeit, Flughöhe, Luftfeuchtigkeit und Flugzeit misst.

Das Mission-Control-Team prüfte das Equipment auf seine Funktionsfähigkeit und kontrollierte regelmäßig die Wetterdaten. 

Das Bergungsteam	Das Auswertungsteam

Das Bergungsteam fertigte mithilfe eines Online-Rechners und den ihnen vorliegenden Daten erste mögliche Flugrouten an, um zu sehen, wo der Wetterballon landen könnte, um ihn dort dann anschließend zu bergen.

Das Auswertungsteam hat nach unserem Flug die Daten, welche der Datenlogger gesammelt hat, ausgewertet und verschiedene Grafiken erstellt.

Das alles wurde von dem Presseteam dokumentiert. Dieses hat Interviews mit den verschiedenen Teams geführt und Flyer mit den Informationen über den Start des Wetterballons im Ratsgymnasium ausgehängt. Außerdem haben die während der Vorbereitung erstellten Fotos und Interwies zu diesem Artikel geführt.

                                                         

      Das Presse Team

Und dann ging es auch schon los! 

An einem sonnigen Dienstagmorgen, dem 07.09.2021 trafen sich alle Beteiligten des Stratosphärenfluges draußen auf dem Schulhof des Ratsgymnasiums.

Sogar das Radio und das Fernsehen waren vor Ort sowie ein Mitarbeiter der Firma Stratoflights, welche den MINT-Kurs bei dem Start des Wetterballons unterstützt hat. 

In einem abgeklebten Bereich auf dem Boden lagen bereits der riesige Ballon, der an einem Seil befestigte Fallschirm und die Ballongasflasche bereit. An der Sonde wurden noch die letzten Vorkehrungen getroffen:

Das Equipment wurde mit Zahnstochern gesichert, die Geräte eingeschaltet und die Verbindung überprüft. Schließlich wurde der Ballon mit Gas gefüllt, die Sonde angebracht und wir waren bereit für den Start. Auch die Schokoküsse, die das Abfallen des Atmosphärendrucks bei zunehmender Höhe anzeigen, indem sie immer größer werden, waren im Sichtfeld der Kamera befestigt.

Pünktlich um 9:30 Uhr startete dann endlich der große, weiße Ballon in den blauen Himmel unter dem Gejubel aller Zuschauer. Die Startfreigabe war zuvor vom Flughafen Bielefeld telefonisch erteilt worden. Unser „Luftfahrzeug“ musste für den Flug bei der Flugsicherung angemeldet werden und eine Versicherung besitzen. Darum hatten wir uns natürlich im Vorfeld gekümmert.

Die ersten 10 m sind geschafft!

Entgegen der Berechnungen ist unsere Ballon deutlich höher als die erwarteten 37 000 m und auch länger und weiter geflogen. Dies hängt damit zusammen, dass anscheinend eine geringere Menge Ballongas eingefüllt wurde, als wir berechnet hatten und so der Aufstieg bis zum Platzen des Ballons länger gedauert hat.

Nach fast 3 Stunden und einer maximale Flughöhe von 40.736 m landete der Ballon in einem Wald in Warstein in einem Baum in ca. 5 m Höhe. Nur durch die Kletterkünste von Nils Sauer, der in den Baum kletterte, konnte die Sonde mit einer Teleskopstange geborgen werden.

Der Wetterballonflug in die Stratosphäre am Ratsgymnasium Bielefeld war für die beiden MINT-Kurse und alle Beteiligten ein voller Erfolg!

Schon am Abend unserer Mission sendete die WDR Lokalzeit einen kurzen Bericht mit Aufnahmen aus unserer Sonde im Fernsehen. Eine Kamerafrau des WDR hatte das Bergungsteam den ganzen Nachmittag begleitet. Auch der Held des Tages, Nils Sauer, wurde abends per Telefon im WDR 5 Radio Kiraka interviewt und berichtete von der erfolgreichen Bergung.

Hier der Beitrag der WDR Lokalzeit.

Bei der Auswertung der Flugdaten konnte man neben der maximalen Flughöhe von 40.736 m eine Minimaltemperatur von -51 °C in bereits 12 000 m Höhe, einen minimalen Luftdruck von 1,9 hPa, eine maximale Geschwindigkeit von 129,4 km/h sowie eine minimale Luftfeuchtigkeit von 0,4 % entnehmen. Sämtliche Daten wurden mit den Aufnahmen der Kamera zu einem Film verarbeitet.

Besonders interessant ist der Temperaturverlauf im Außenbereich der Sonde beim Aufsteigen des Ballons, da nicht, wie vielleicht erwartet, die Temperatur mit zunehmender Höhe immer weiter abnimmt. In einem Bereich zwischen 13 000 m und 25 000 m ist die Außentemperatur der Sonde vom Minimum -51°C wieder angestiegen. Die dort befindliche Ozonschicht wandelt die ultraviolette UV-C-Strahlung der Sonne in Wärmestrahlung um und erwärmt die Sonde wieder bis auf -20°C in 25 km Höhe. Insofern wurde auch die Dicke der Ozonschicht während unseres Fluges gemessen. Die Dicke  und Zusammensetzung der Ozonschicht ist dabei mit verantwortlich für die Klimaerwärmung durch den Treibhauseffekt.  Der durch den Menschen verursachte CO2- Anteil hat daran einen maßgeblichen Anteil.

Außentemperatur der Sonde im Höhenverlauf

Diesen Zusammenhang hat Prof. Klaus Hasselmann bereits in den 1990er Jahren in seinem Klimamodell berücksichtigt, wofür er den diesjährigen Physiknobelpreis zusammen mit Syukuro Manabe und Giorgio Parisi erhält.

Ein großes Dankeschön geht an unsere Sponsoren, den VDI (Verein Deutscher Ingenieure), der unsere Ausstattung gesponsort hat, und den Förderverein des Ratsgymnasiums, der für die Starthilfe der Firma Stratoflights und die Versicherung aufgekommen ist. Mit den gesammelten Erfahrungen des ersten Fluges  werden sicherlich weitere Stratosphärenflug-Projekte mit kommenden Kursen folgen.

Giulia Luge, Oktober 2021