Hoch hinaus für das Antonianum – Das Stratosphärenballon-Projekt 2022
Am 25. September 2022 konnten am Himmel über Lippstadt mehrere große, weiße Ballone beobachtet werden, die sich langsam ihren Weg hin zur Stratosphäre bahnten. Es handelte es sich bei diesen, um die Arbeitsergebnisse von mehreren Schulen aus dem Umkreis Lippstadt, gebaut und entworfen von Schüler*innen. Das Projekt selbst wurde von der Fachhochschule Hamm-Lippstadt, dem Lippe- Berufskolleg, sowie dem Verein zur MINT-Förderung „STARK!“ organisiert und finanziert.
Auch das Gymnasium Anonianum Geseke war bei diesem Event vertreten. Unter der Betreuung von Herrn Kampik hatten 11 Schülerinnen und Schüler in einer eigens geformten AG in den vorherigen Monaten mehr über die relevanten physikalischen Gegebenheiten gelernt und unter Beachtung dieser eine eigene Gondel entwickelt. Zum Kennenlernen der Rahmenbedingungen wurden drei Termine in den Räumlichkeiten der Fachhochschule Hamm-Lippstadt und dem Lippe-Berufskolleg abgehalten. In diesen wurden uns unter anderem mehr Informationen über die Möglichkeit des 3D-Drucks in der Fachhochschule, den Bedingungen in der Stratosphäre und der möglichen Flugroute unseres Ballons vermittelt.
Die zu beachtenden physikalischen Faktoren umfassten unter anderem die gegebene Höhe von ca. 30.000 Metern und die äußerst niedrige Außentemperatur von bis zu -40°C, sowie die benötigte Stabilisierung der Gondel. Damit kamen auch die Herausforderungen, mit denen wir uns auseinandersetzen mussten. Dies geschah in semi-regulären Treffen im MINT-Labor, in welchen wir Ideen austauschten, bauten und die Technik konfigurierten, bis wir mit dem Ergebnis zufrieden waren.
Der Ballon selbst bestand in der finalen Konstruktion nach einiger Planung aus einer rechteckigen Styroporkiste, an welcher zwei Styroporplatten vertikal als „Flügel“ zur Stabilisierung befestigt wurden. In der Gondel selbst befand sich ein GPS-Tracker, mit welchem wir die Position der Gondel live abrufen konnten. Zudem wurde weitere Technik zum Sammeln von verschiedensten Messdaten in der Box befestigt. Ein sogenannter „Daten-Logger“ maß die genauen Koordinaten, Innentemperatur, sowie die Geschwindigkeit der Gondel und diente uns nachher als Hauptfaktor für die Auswertung und Rekonstruktion des Fluges. Jedoch wurden nicht nur Messwerte, sondern auch Videomaterial aufgezeichnet. Dies geschah durch ein Loch an einer Seite der Box, in welches eine kleine Kamera eingesetzt wurde, die von innen mit einer Powerbank verbunden war. Ein Herausfallen der Kamera wurde durch eine weitere Styroporvorrichtung, sowie einer Panzerglasschutzfolie verhindert.
Auch eine Messung der Radioaktivität war zuerst vorhergesehen, ließ sich jedoch auf Grund von zeitlichen Schwierigkeiten nicht mehr umsetzen.
An der Gondel wurde im Anschluss mit einer 5m langen Kordel ein Fallschirm befestigt, welcher wiederrum mit einer 10m langen Kordel an dem Heliumballon befestigt war.
Am Tag des Ballonstartes, dem 25.September, ließen wir unseren Ballon dann um etwa 12 Uhr steigen.
An dieser Stelle möchten wir uns auch nochmal bei Frau Tiemann bedanken, welche am Starttag beim Starten und Finden des Ballons tatkräftig ausgeholfen hat. Auch bedanken wir uns bei den Schüler*innen des Ballonteams der Gesamtschule Lippstadt für die Hilfe bei dem Start des Ballons. Nachdem der Ballon die Wolkendecke durchbrochen hatte, war es Zeit zum Warten.
Erst circa 3 Stunden später erreichte uns wieder ein GPS-Signal des Ballons: er war erfolgreich gelandet. Mit großer Aufregung fuhren wir zu dem Standort, der uns von dem GPS-Tracker übermittelt wurde, einem Feld in Bökenförde, nur um dort letztendlich nichts aufzufinden. Wie sich im Nachhinein herausstellte, sendete der GPS-Tracker alle Koordinaten sehr zeitverzögert.
Das Ausmaß dieser Zeitverzögerung war so extrem, dass uns die finale Position der Gondel erst am Morgen des nächsten Tages erreichte. Unser Ballon war an einer Waldgrenze in der Nähe von Lichtenau gelandet und dort von einem Förster gefunden worden. Herr Kampik machte sich unverzüglich auf den Weg und konnte die Gondel schon wenige Stunden später unbeschadet zurück in die Schule bringen.
Bei der anschließenden Begutachtung fiel uns schnell auf, dass beide Flügel, sowie Fallschirm und Ballon fehlten. Die Technik war zum Glück vollständig vorhanden.
Aus dem resultierenden Datensatz konnten wir im Anschluss einige Schlussfolgerungen über den Flug ziehen. Unser Ballon stieg deutlich schneller, als vorhergesagt, mit bis zu 11 m/s statt 5 m/s und sank deutlich langsamer als erwartet. Hier betrug der Wert teils nur 1 m/s statt den berechneten 10 m/s. Dies führte zu der längeren Flugzeit unseres Ballons. Wir gehen davon aus, dass sich diese Ergebnisse darauf zurückführen lassen, dass unser Ballon nicht durch den Druck in der Stratosphäre explodierte,
sondern lediglich ein Loch entstand. Auf Grund dessen fiel unsere Gondel im Anschluss nicht, sondern „segelte“ hinab. Unsere Hypothese wird darüberhinaus dadurch unterstützt, dass kein Zeichen einer Explosion des Ballons in unseren Videoaufnahmen auffindbar ist. Zudem fiel auch die Innentemperatur höher aus, als zuvor erwartet, da sich die Technik durch den längeren Gebrauch erwärmte und somit als Wärmequelle fungierte.
Wir bedanken uns bei allen Organisatoren für die Möglichkeit der Teilnahme an diesem Projekt und planen bereits gespannt für das nächste Mal.