Hands-on learning in weightlessness

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Schwerelosigkeit zum Anfassen: Schulteams experimentieren im Fallturm

Nach einem halben Jahr intensiven Grübelns, Tüftelns und Ausprobierens gibt es am 23. Juni 2023  für zwei Schulteams die Belohnung: mit dem eigenen Experiment im echten großen Bremer Fallturm unter Schwerelosigkeit zu forschen. Möglich macht dies das DroPS-Förderprogramm am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen, welches in Kooperation mit dem DLR_School_Lab Bremen einmal pro Jahr durchgeführt wird.

Worum geht es bei DroPS?

Wie können Kinder und Jugendliche schon früh für Naturwissenschaft und Technik begeistert werden? „Indem man sie einfach ‘ranlässt! Alles, was man braucht, sind Neugier, Kreativität und eine Portion Teamspirit“, erklärt Dr. Benny Rievers, der die Nachwuchsförderung am ZARM leitet. Genau diese Voraussetzungen brachten die beiden Schulteams mit, die sich im November 2022 für das DroPS-Programm mit ihrer Experimentidee bewarben. Ihre eingereichten Projektskizzen wurden von der Fachjury als besonders „wissenshungrig“ bewertet, sodass sie sich für den Wettbewerb qualifizierten. Das Ziel: einen Versuchsaufbau selbstständig zu konzipieren, zu designen und zu bauen, der schließlich im Fallturm Bremen für 4,74 Sekunden durch die Schwerelosigkeit rauscht und eine wissenschaftliche Fragestellung beantwortet. „Im Prinzip machen die Schüler:innen nichts anderes, wie es auch die echten Wissenschaftler:innen in der Forschung tun, wenn sie zu uns ins ZARM kommen“, führt Rievers aus und bekräftigt damit den Hands-On-Ansatz des Wettbewerbs.

Die Teams und ihre Experimente

Für die Integrierte Gesamtschule Osterholz-Scharmbeck gehen vier Jungs an den Start. Ihre Frage an die Wissenschaft lautet, ob Tenside – also waschaktive Substanzen wie z.B. Seife oder Spülmittel – Öle und Fette unter Mikrogravitation anders lösen als wir es hier bei uns in der Küche beim Abspülen von Tellern beobachten können. Damit tauchen sie tief in die Welt der Chemie und der Strömungsmechanik ein, wenn sie sowohl die chemischen Verbindungen und Effekte als auch das Verhalten dieser unterschiedlichen Flüssigkeiten und Substanzen untersuchen. Ihr Experimentaufbau ist dabei denkbar simpel und doch ausgeklügelt genug, um ihrer Forschungsfrage auf den Grund zu gehen: Zwei mit Öl benetzte Platten, auf die über einen Microcontroller das Tensid appliziert wird, um im richtigen Moment der Mikrogavitationsphase die Effekte per Highspeed-Kamera beobachten zu können.

In einem zweiten Team haben sich vier Mädchen zusammengefunden, die sich bei der Sommerakademie 2022 der Universität Bremen kennenlernten. Sie kommen von Schulen aus Achim, Bremen Nord und dem Stadtteil Findorff. Die Entfernung zwischen den Orten war jedoch kein Hindernis ihr Projekt voranzubringen, entsprechend intensiv wurden dann an den Nachmittagen die Köpfe zusammengesteckt. Kernfrage ihres Experiments ist es, ob sich Wassertropfen mit akustischen Schallwellen in der Schwerelosigkeit ablenken lassen. Alles was sie dafür benötigen ist ein basslastiges Musikstück, ein leistungsfähiger Lautsprecher, ein Tropfsystem mit eingefärbter Flüssigkeit und High-Speed-Kameras, die alles im Detail aufzeichnen.

Der Verlauf des Wettbewerbs und das Finale

Was sich jetzt so simpel anhört, brauchte aber seine Vorbereitungszeit. Denn Kreativität und handwerkliches Geschick sind von Beginn an gefragt, wenn in den Teams überlegt und entschieden werden muss, welche Hardware und Bauteile überhaupt benötigt werden, um der eigenen Forschungsfrage auf die Schliche zu kommen. Erlernt werden aber auch Neue Kenntnisse, wenn sich die Nachwuchswissenschaftler:innen z.B. in die Programmierung von Controllern und die CAD-Software zur Anfertigung von Konstruktionszeichnungen reinfuchsen müssen. „Hier überlassen wir die Teams aber nicht sich selbst. Unsere Expert:innen vom ZARM und dem DLR_School_Lab stehen den Schüler:innen in den sechs Monaten Laufzeit des Wettbewerbs mit Rat und Tat zu Seite und bevor es in den großen Fallturm geht, wurden erste Testflüge im kleineren Space Tower – einem zehn Meter Miniatur-Fallturm des DLR_School_Labs – absolviert.“, beschreibt Rievers die einzelnen Vorbereitungsphasen des DroPS-Programms. Denn nur ein voll funktionsfähiges Experiment kann am Ende Ergebnisse und Daten liefern.

Zum großen Finale werden sich schließlich alle Teams und Betreuer:innen in der Integrationshalle des ZARM treffen. Die Versuchsaufbauten werden mit letzten Handgriffen in die Experimentkapsel integriert und für ihren Flug im Bremer Fallturm vorbereitet, ehe sie dann aus 120 Metern Höhe im Vakuum mit einer Endbeschleunigung von ca. 165 Stundenkilometern fallen gelassen werden und dabei knapp fünf Sekunden Schwerelosigkeit erleben. Von Kontrollraum aus können die Teams ihre Forschung live in Aktion beobachten. Die gesammelten Experimentdaten und Beobachtungen müssen von den Schüler:innen anschließend in Kleinarbeit analysiert und interpretiert werden. „Auch das ist Teil echten wissenschaftlichen Arbeitens. Die Einsatzbereitschaft, das Engagement und ihre Neugier wird sich für die Schulteams mit Abschluss des DroPS-Wettbewerbs aber in mehrfacher Hinsicht gelohnt haben“, ist Rievers überzeugt. Neben der Hands-On-Erfahrung in der Welt der Wissenschaft, wird ihre Teilnahme in die Leistungsbewertung ihrer MINT-Unterrichtsfächer einfließen und sich mit Sicherheit positiv auf die Note auswirken.

 

Über den DroPS-Wettbewerb

Seit 2014 findet das Drop Tower Project for School Students (DroPS) als jährlicher Wettbewerb statt, mit dem Ziel, junge Menschen während ihrer Schulausbildung an Naturwissenschaften und Technik abseits des Klassenzimmers heranzuführen. Schülerinnen und Schüler der Oberstufe können sich mit einer Experimentidee für das Nachwuchsprogramm qualifizieren und erhalten dann die Möglichkeit, einen selbst konzipierten Versuchsaufbau unter Mikrogravitation zu testen. Als Labore stehen der Space Tower des DLR_School_Lab sowie der 146 m hohe Fallturm Bremen des Zentrums für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation an der Universität Bremen zur Verfügung. Das DroPS-Projekt hat Prüfungsrelevanz für die Schülerinnen und Schüler und geht in die Leistungsbewertung in den MINT-Fächern an ihrer Schule ein.

 

Medienvertreter:innen sind herzlich eingeladen, die Experimente am 23. Juni 2023 ab 14:00 Uhr am ZARM live mitzuerleben.

Um Anmeldung bis zum 20.6.2023 wird gebeten.

 

Anmeldungen und Fragen richten Sie bitte an:

Jasmin Plättner

jasmin.plättner(at)zarm.uni-bremen.de

Tel: 0421 218-57794