Ein Schokokuss im Weltraum

Marienheide Am 23. Juni 2020 hat die Gesamtschule Marienheide erfolgreich ihr erstes Weltraum-Experiment durchgeführt. Bei bestem Wetter wurde  ein mit Helium gefüllter Ballon in knapp drei Stunden bis in etwa 36 km Höhe gebracht.

Die MINT-Lehrer Stefan Kayser, Daniel Bocola und Volker Sprenger erläuterten das Experiment vorab: Mit an Bord waren eine Forschungsbox mit zwei Kameras, die den Verlauf filmen sollten. An Bord des Ballons wurden via Daten-Logger Messergebnisse zu Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte gespeichert. Darüber hinaus gab es Außenexperimente im Blickfeld einer der beiden Kameras, u.a. zum Thema Temperatur und UV-Strahlung.

Zusätzlich befanden sich im Außenbereich der Box drei Reagenzgläser, gefüllt mit Karottensaft, mit einer konzentrierten Salzlösung und normalem Wasser. Untersucht wurden u.a. der UV-Einfluss auf das Carotin sowie der Einfluss der geschätzten Temperaturen von ca. -70°C auf die Flüssigkeiten. Bei einem angeklebten Schokokuss sollte getestet werden, ob er dem Druck nachgeben würde oder ob er gefriert. In voraussichtlich 36.000m Höhe würde der Ballon dann platzen und die Forschungsbox am Fallschirm ihren Sinkflug antreten. 

Ein GPS-Tracker sollte beim Wiederfinden helfen. Die drei MINT-Lehrer suchten nach dem Ballon mit der Box und fanden sie nahezu unversehrt in der Wahner Heide – 1 km von der Startbahn des Flughafens entfernt.

Seitdem sind die beteiligten NW-Kollegen Daniel Bocola, Stefan Kayser und Volker Sprenger mit der Sichtung des äußerst umfangreichen Datenmaterials beschäftigt. Sie wollen mit drei ausgewählten und  ausführlich kommentierten Bildern einen ersten genaueren Einblick in das tolle Unternehmen geben.


Bild 1 zeigt die Situation kurz nach dem Start, bei der die Experimentierbox recht schwungvoll Höhe gewinnt und sich schnell dreht. Links unten vom Ausleger in Leuchtfarbe ist der östliche Teil des Marienheider Gemeindegebietes mit der Hauptstraße zu erkennen – die untere Bildgrenze wird etwa durch den Verlauf der Bahnlinie RB25 markiert. Hinter dem Calliopé-mini-Kleincomputer ist links ein kleines Stück Brucher und dahinter oben der Unnenberg mit seinen 506m zu erkennen. Leider ist die digitale Temperatur-Anzeige des Calliopé links auf dem Ausleger schlecht abzulesen. Der Karottensaft, der Schokokuss, das Wasser und die Kochsalzlösung, wie auch die Schulastronautin – die Space-Marie – mit der MINT-Fahne der Gesamtschule sind (noch) unversehrt.


Bild 2 stammt aus etwa 4 km Höhe mit Blickrichtung SO immer noch über dem Gemeindegebiet mit im Vordergrund unten (von links): Gervershagener Forst, Brucher mit Zeltplatz sowie östlicher Randbereich des Gewerbegebietes Rodt. Im Hintergrund ist gut die Schönwetter-Cumulus-Bewölkung zu erkennen und das nach oben dunkler werdende Blau der oberen Troposphäre. Interessant ist, dass bereits hier ein Längsriss durch den Schokokuss verläuft, der wahrscheinlich durch die rasche Luftdruckabnahme beim Aufstieg verursacht wurde.

Bild 3 ist eine Momentaufnahme aus der Stratosphäre bei etwa 32 km Höhe. Der Heliumballon steigt immer noch auf; er wird bei etwas mehr als 38 km Höhe platzen und seinen Sinkflug beginnen, der während der ersten Kilometer eher als „Sturzflug“ bezeichnet werden muss. Erst mit Zunahme der Dichte in Richtung Troposphäre vermag der Bremsfallschirm die Experimentierbox dann abzubremsen. Der hintere Teil des Schokokusses hat weiter gelitten und ist aufgeplatzt, der vordere sieht trotz tiefer Temperaturen von rund minus 60°C noch erstaunlich gut aus. In beiden Reagenzgläsern rechts hat der durchbohrte Stopfen den Druckausgleich des gefrorenen Wassers bzw. der Kochsalzlösung nicht bewerkstelligt: Beide Böden sind weggesprengt, rechts sogar die obere Glashälfte. Der Karottensaft übersteht den Weltraumflug bis zuletzt unbeschadet – es darf noch mitgerätselt werden, warum das so war. Auch das Carotin – der Farbstoff des Saftes – hat den harten UV-Beschuss während des Fluges ohne „Entfärbung“ überstanden. Sehr schön zu sehen ist abschließend noch die Erdkrümmung und der Übergang des troposphärischen Blau in das Schwarz der Stratosphäre – einfach phantastisch!

Weitere Fotos, Auswertungen und Kommentare werden sicher noch folgen; ein Video, das auf der Schulhomepage veröffentlicht werden soll, ist in Arbeit. Die weitere Auswertung des Experimentes soll im neuen Schuljahr dann natürlich auch zusammen mit den Schülerinnen und Schülern der MINT-Klassen stattfinden.

 

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