Dienstag, 18. Oktober 2022

Projekttag-Grundlegende Vorbereitungen

1.Projekttag: 

Testen der Fallschirme...Test bestanden!

 


 

Sichten der Materialien: 

 







GPS-Tracker

Wir haben das schöne Wetter genuzt und unseren GPS-Tracker ausprobiert....

Diesen benötigen wir, um unsere Nutzlast nach dem Flug wieder zu finden. Über das Handynetz haben wir die Möglichkeit, die Koordinaten unserer Sonde nach der Landung anzufordern. So finden wir diese nach dem Flug wieder.

Mit aufgeladenen Batterien ging es in den Rheinpark, um die Funktionen zu testen und uns mit der Technik vertraut zu machen. Nachdem wir auch die ein oder andere Komplikation gemeistert hatten, funktionierte der GPS-Tracker einwandfrei. Alles in allem also ein erfolgreicher und zum Glück sonniger Tag am Rhein. 

 





 

Löten der Hardware und Vorbereiten der Software

Heute haben wir den größten Teil unserer Hardware fertig bekommen! Ein wichtiger Schritt ist also geschafft....

Nachher fahren wir noch ins Forschungszentrum nach Jülich um uns weitere Tipps und Trick im Bezug auf unsere ECC-Sonde geben zu lassen. 

 

Beim Löten




Fahrt nach Jülich

In der letzten Woche machte sich unser Team auf den Weg zum Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK) in Jülich, in dem unter anderem Atmosphärenforschung profilgebend ist. Die Empfehlung hatten wir von der Universität Wuppertal bekommen, welche mit dem Institut korrespondiert.

Dort trafen wir uns mit Herrn Dr. Herman Smit, welcher sich besonders mit Ozonmessverfahren und deren Bedeutung auskennt. Im Hinblick auf unsere sekundäre Mission, eine quantitaive Analyse der sogenannten Treibhausgase in der Stratosphäre vorzunehmen, war Jülich ein attraktives Ziel für uns.


Nach einer etwas längeren Fahrt und freundlich empfangen von Herrn Dr. Smit, bekamen wir zunächst einige Einblicke in den Bereich der Atmosphärenforschung des IEKs und wurden vor allem über die Relevanz von Ozon in der Atmosphäre und die Wirkung menschlicher Aktivitäten auf stratosphärisches und troposphärisches Ozon  unterrichtet. Da Ozon einen deutlichen Zusammenhang mit der vorhandenen relativen Luftfeuchtigkeit aufweist, berieten wir uns nochmals über unsere Vorgehensweise und kamen nach reichlicher Überlegung zu dem Schluss, dass eine Messung dieser beiden Parameter didaktisch sinnvoller für unsere Mission wäre als die vorher geplanten Luftproben zu nehmen.


Nach der Klärung einiger Fragen unsereseits zeigte uns Herr Dr. Smit die Hardware, welche in den vergangenen Jahren zur Messung des Ozongehalts verwendet wurde. Die Forschungsgruppe verwendete ECC- Zellen ( Elektochemische Konzentrationszellen), deren Funktionsweise auf der Titration von Ozon in einer Kaliumjodid (KI) -Sensorlösung beruht. Durch jedes Molekül Ozon, welches die Erfassungslösung der elektrochemischen Zelle passiert, wird ein elektrischer Strom von circa zwei Elektronen in einem äußeren Kreislauf erzeugt. Dessen Erzeugung ist proportional zur Massenströmungsrate von Ozon, wodurch eine quantitaive Analyse des Ozongehalts möglich ist.

Nachdem uns Herr Smit dieses Grundprinzip der Zellen näher gebracht hatte, bekamen wir die erfreuliche Nachricht, einiges an Hardware veliehen und sogar geschenkt zu bekommen. Wir erhielten außerdem den Ratschlag, die Messung ausreichend zu proben, um beim eigentlichen Starttermin auch wirklich vorbereitet zu sein. Er bot uns an, gemeinsam in der nächsten Woche eine ECC- Zelle vorzubereiten und den Vorgang zu proben.

Ausgestattet mit reichlich wertvollen Informationen sowie neuem Equipment bedankten wir uns bei Herrn Smit für seine bereitwillige Hilfe und sein Engagement bei unserem Projekt, vereinbarten einen nächsten Termin und traten schließlich die Rückfahrt nach Köln an.


Unsere ECC- Zelle




Erneute Fahrt nach Jülich

An unserem freien Tag machten wir uns erneut auf den Weg nach Jülich ins Institut für Energie- und Klimaforschung. Dort trafen wir uns mit Herrn Smith um uns mit der Benutzung unserer ECC-Sonde vertraut zu machen.

Diesmal stand der praktische Teil unseres Besuches an. Aus diesem Grund ging es für uns direkt ins Labor:

Um die Sonde auf ihre Funktion zu testen, starteten wir zunächst eine Versuchstreihe. Nachdem wir diese zu unserer Zufriedenheit abgeschlossen hatten, beschäftigten wir uns mit den Vorbereitungen, die wichtig sind, damit die Sonde einwandfrei funktioniert und um die nötigen Vorbereitungen zu simulieren, die vor dem eigentlichen Starttermin des Wetterballons notwendig sind. Dazu gehörte auch das Ansetzen der Lösungen für die Anode und Kathode sowie das Kalibrieren der Sonde.

Nachdem diese Testreihen erfolgreich abgeschlossen waren, machten wir uns mit reichlich Material ausgestattet, um weitere Testreihen im Hinblick auf den Start des Wetterballons durchführen zu können, auf den Rückweg nach Köln.






 

Startgenehmigung

Unser Starttermin steht fest!

Wir haben unsere Startgenehmigung erhalten und werden Ende Juni auf unserem Schulhof den Wetterballon steigen lassen. 

 



Starttag No.1

Wir haben heute die Sonde starten lassen, doch leider ist die Verbindungsschnur zwischen Wetterballon und Fallschirm gerissen und so ist der Ballon ohne unsere Box gestartet.


Nun werden wir am Montag oder Dienstag einen zweiten Versuch wagen; das nächste Mal dann mit der Sonde😉...

 

Doch eine gute Nachricht zum Schluss: Nach einer ersten Auswertung der Daten haben wir festgestellt, dass die Sensorik und die Aufzeichnung der gesammelten Daten sehr gut funktioniert haben. 

Aufbau in der Sonde

Befüllen des Ballons



Ballon ohne Sonde


 

Erfolgreicher Start!

Unser Wetterballon ist erfolgreich gestartet!!!

 

Nach einigen Komplikationen beim Start, wie zum Beispiel einem Kurzschluss unserer Batterie zehn Minuten vor dem Abflug, ist es uns erfolgreich gelungen den Ballon Richtung Stratosphäre auf den 

Weg zu bringen! Jetzt gilt es nur noch ihn in drei Stunden wieder zu finden...

 

Abheben des Ballons




Unterstützung...

Befüllen des Ballons

 

Bergung der Sonde

Nach dem erfolgreichen Start in der großen Pause vom Dach der Schule - mit viel Unterstützung - ist es uns erfolgreich gelungen unsere Sonde nach vier Stunden in der Nähe von Wupperthal zu bergen. Ohne große Suche haben wir es geschafft mithilfe der GPS-Tracker den Standort der Sonde direkt nach der Landung zu ermitteln. Dank der genauen Angaben mussten wir nicht einmal lang suchen, sondern konnten unsere Nutzlast unbeschädigt direkt einsammeln. 


Doch beim Auswerten der SD-Karte wurde schnell klar, dass ein Kurschluss zehn Minuten vor dem Abflug mehr Schaden verursacht hat, als angenommen. Trotz Tests bezüglich der Funktion unseres Loggers nach dem neu Verkabeln der Sensorik und dem Löten eines Akkus, wurden während des Fluges keine auswertungsfähigen Daten aufzeichnet.  Unser Flug war jedoch nicht umsonst, wie die eindrucksvollen Kameraaufnahmen zeigen! Fotos des Fluges folgen demnächst...

 

 

 
Kurzschluss zehn Minuten vor dem Start!



Orten der Sonde

Bergung der Sonde

 


Die letzten 18 Stunden vor dem Start...

Die Vorbereitungen für den Start morgen um sechs Uhr morgens:


Die letzte Stunden vor dem erneuten Start sind angebrochen und es wird noch einmal eifrig gelötet und geklebt. Aufgrund der Brandschäden, ist es zudem erforderlich, dass eine neue Sondenbox angefertigt wird und Kameraöffnungen und Löcher für den Ansaugstutzen geschaffen werden.

 

Auch unsere ECC-Sonde wird gründlich vorbereitet und den erforderlichen Tests, die 24 Stunden vor dem Start nötig sind, unterzogen. 

Nach einer gründlichen Überprüfung unserer Platinen und dem Erkennen der Brandschäden, geht es jetzt darum die entscheidenden Stellen zu überbrücken und das gesamt Equipment einem ausgiebigen Test zu unterziehen. 


Entknoten der Schnüre

Kleben der Sonde


Schneiden des Styropors...

Unsere Kamerabox wird vom 3D-Drucker gedruckt

Testen der einzelnen Schaltkreise

 

Reise in die Atmosphäre

Nach einem anstrengenden Vorbereitungstag und einer viel zu kurzen Nacht trafen wir uns um drei Uhr nachts in der Schule.

 


Trotz unserer Müdigkeit galt es nun konzentriert die letzten Schritte bis zum Start des Ballons vorzubereiten. Aus diesem Grund teilten wir unsere Gruppe auf: Während die einen den Startplatz auf dem Realschuldach präparierten (Heliumflasche, Matten, Handschuhe,…), prüften die Anderen ein letztes Mal die Elektronik und die ECC-Sonde. Nachdem die letzten Tests abgeschlossen waren, ging es dann an das Bestücken der Sonde. Dank einer geschichteten Aufteilung und einer sinnvollen Verteilung der Komponenten war es uns so möglich die Innentemperatur der Box stabil bei einer Temperatur von 10 Grad Celsius zu halten. 

 


Während an der Sonde die letzten Vorbereitungen getroffen wurden, machten sich die anderen der Gruppe daran, unseren Ballon mit Helium zu befüllen. Aufgrund unseres Sondengewichtes von circa 1,3 kg (inklusive Maskottchen und Spinner…) war eine relativ große Menge notwendig. 

 


Pünktlich um sechs Uhr morgens konnten wir unseren Wettterballon dann schließlich auf seine Reise in die Atmosphäre schicken. Nach einer Berechnung des voraussichtlichen Landeplatzes machten wir uns erstmal auf den Weg zum Frühstücken. Gestärkt ging es für uns dann im Auto Richtung Emmelshausen. 

 


Glücklicherweise bekamen wir auch dieses Mal sofort eine Rückmeldung unserer GPS-Tracker noch vor der eigentlichen Landung und konnten so diese mitverfolgen. Am Landeplatz angekommen, mussten wir feststellen, dass die Bergung diesmal nicht ganz so einfach verlaufen würde, da die Landung in einem Dornengestrüpp erfolgt war. Wir gingen das Gebiet ab und überflogen es mit einer Drohne. Aufgrund der Geräusche der immer noch laufenden ECC-Sonde, gelang es uns schließlich die Sonde erfolgreich zu bergen.

 


Direkt nach dem Öffnen der Sonde sicherten wir die aufgezeichneten Daten. Nach einer kurzen Überprüfung stand fest, dass unser Ballon 32 km hoch geflogen ist und dabei nicht nur alle Missionsziele erfüllt hat, sondern zudem noch spektakuläre Bilder aus der Atmosphäre wieder mit auf die Erde gebracht. 

 


In den nächsten Wochen erfolgt jetzt das detaillierte Auswerten des Materials und das Verfassen eines Abschlussberichtes. Zudem folgt in den nächsten Tagen noch ein Video des Fluges. 



Befestigen des Spinners vor der Kamera

Vorbereiten der Sonde



Start des Ballons vor Traumhafter Kulisse


Unterwegs Richtung Emmelshausen

Bergen der Sonde


Bilder aus der Atmospäre:







Erster Abend in München


Erster Abend in München...!

Besuch in Hohenpeißenberg

Nach einer viel zu kurzen Nacht machten wir uns bereits um 4:30 Uhr von der Jugendherberge aus auf den Weg zur Wetterstation Hohenpeißenberg. Dort hatten wir die Möglichkeit zum einen den Start eines Wetterballons zu beobachten und zum anderen uns über die Arbeit der Wetterforscher zu informieren. Nach einem spannenden und interessanten Gespräch über die Möglichkeiten einer Ozonmessung sowie die anschließende Auswertung, konnten wir uns über eine Führung durch die gesamte Wetterstation freuen. Den krönenden Abschluss bildete die Besichtigung der Aussichtsplattform...!

 

Wir wollen uns an dieser Stelle noch einmal für die einmalige Chance bedanken, einen Einblick in 

die Arbeit der Wetterforschung  erhalten zu haben!









Abschlusssymposium Teil 1

Nach dem Besuch in Hohenpeißenberg ging es für uns direkt weiter zum DLR in Oberpfaffenhofen, wo wir nach einem Mittagessen mit unserer Gruppe endlich die anderen Gruppen, die am Wettbewerb teilnehmen, kennen gelernt haben. Nach einem einleitenden Vortrag stellten alle Gruppen in einem kurzen Vortrag ihre Projekte vor. 


Nachdem auch wir heute unsere Präsentation gehalten haben, heißt es nun Daumen drücken für morgen. Dann wird der Gewinner des Wettbewerbs bekannt gegeben!

 



Fotoimpressionen aus München

Besuch der Wetterstation Hohenpeißenberg:

 




Abschlusspräsentation vor der Jury und den anderen Teams: