Im Schülerlabor des

Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums

Das Projekt „Gips“, eine Kooperation der Knauf Gips KG und des Armin-Knab-Gymnasiums

Nachdem unsere Projektgruppe, bestehend aus 14 Schülern der Klassen 10B und 9C, im letzten Schuljahr bei der Teilnahme am Wettbewerb VisionIng21 als Preis eine Exkursion zum Schülerlabor des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) Lampoldshausen in Hardthausen gewonnen hatte, machten wir uns am 12. November 2008 nun auf den Weg dorthin. Nach einer kurzweiligen Busfahrt kamen wir um 10 Uhr im Schülerlabor an und wurden vom Leiter des Schülerlabors herzlich begrüßt. Nachdem er uns an einem Modell des Geländes einen Überblick über das DLR Lampoldshausen und seine vielfältigen Aufgaben- und Forschungsbereiche, wie z.B. dem Testen von Raketentriebwerken gegeben hatte, führte er uns zum Gebäude in dem sich das Schülerlabor befindet. Dort angekommen wurden wir herzlich von vier Mitarbeitern des DLR Lampoldshausen, die uns auch den ganzen Tag über betreuten, in Empfang genommen. Jeder dieser Mitarbeiter war zuständig für eine Versuchseinheit, sodass den Schülern die Möglichkeit gegeben war in Gruppen folgende Themengebiete zu erkunden:

1. Der Flug ins All – eine außergewöhnliche Reise ins Vakuum

2. Verbrennungsforschung

3. Optimierung einer Wasserrakete

4. Effekte der Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie

Allen Versuchseinheiten gemein war, dass jeweils vor dem praktischen Arbeiten bzw.  Experimentieren eine Einleitung in die dahinter steckende Theorie notwendig war, um die Experimente auch verstehen zu können. So wurden die Schüler bei der Versuchseinheit 1 – Der Flug ins All – zunächst über den Aufbau der Erdatmosphäre, dem Luftdruck, den verschiedenen Definitionen von Vakuum und der Bedeutung von Luftdruck und Vakuum für die Technologie der Raumfahrt aufgeklärt.  Im Anschluss konnte dann die Auswirkung des Vakuums auf verschiedenste Lebensmittel und Alltagsgegenstände getestet werden.  Brennende Kerzen gehen aus, Luftballons blähen sich erst auf um dann zu platzen, auch Mohrenköpfe blähen sich zu einem ungeahnten Volumen auf, ebenso wie auch Gummibärchen. Wasser „kocht“ im Vakuum sogar schon bei Raumtemperatur und erreicht  danach Temperaturen von mehreren Minusgraden. Auch ein aufgeschlagenes Ei konnte so in wenigen Minuten durchgefroren werden. Ebenso muss im Weltall auch absolute Stille herrschen, denn ein unter die Glasglocke gestellter Wecker ist beim Anlegen des Vakuums nicht mehr zu hören. Schließlich gilt ja: Wo keine Luft, da kein Schall! Somit wurde anhand dieser Versuche ersichtlich welche Wichtigkeit die Funktionsfähigkeit eines Raumanzuges für Astronauten hat. Denn ohne ihn oder mit einem Loch darin würde ein Astronaut gleich auf mehrfache Weise sterben: Er würde aus dem Anzug ins Weltall gesogen werden, er bzw. sein Körper würde „kochen“, sich aufblähen und Platzen und letztendlich auch erfrieren. Das Wort „Weltraumspaziergang“ spiegelt also nicht wirklich die Situation eines Außeneinsatzes der Astronauten im Weltall wider.

In der Versuchseinheit 2 – der Verbrennungsforschung – konnten die Schüler zum einen herausfinden, wie wichtig die Verbrennung für die Weltraumfahrt ist. Schließlich müssen die Raketen beim Start irgendwoher ihren Schub erhalten. Zum anderen sollten die Schüler Grundlegendes zum Thema Verbrennung erfahren: Was ist Licht? Was ist eigentlich eine Verbrennung? Was passiert dabei auf Teilchenebene? Welche verschiedenen Flammen gibt es? Was ist Ruß bzw. wieso rußen Flammen? Was ist der Unterschied zwischen einer mageren, einer stöchiometrischen und einer fetten Verbrennung? Wie funktionieren Grubenlampen? Wie kann man eine Verbrennung möglicht effektiv gestalten? Durch zahlreiche kleine und größere Experimente wurde so Schritt für Schritt Licht in dieses Dunkel gebracht.

Um die Optimierung einer Rakete, die nicht von Feuer, sondern von Wasser getrieben wurde, ging es in Versuchseinheit 3. Um eine Rakete optimieren zu können, mussten die Schüler zunächst einmal kennen lernen, wie eine Rakete gebaut sein muss, wie sie sich bewegt und welche physikalischen Größen und Gesetze diesem zugrunde liegen. Mit Hilfe dieses Wissens ließen sich dann zunächst am PC Raketenstarts und –flugbahnen simulieren, sodass die  Ergebnisse dieser Simulationen Parameter für die einzusetzende Wassermenge, die Nutzlast usw.  für den realen Versuch lieferten.  Und so war der Realversuch des Wasserraketenstarts der krönende Abschluss dieser Versuchseinheit.

Die Versuchseinheit 4 stand dann ganz unter dem Motto „Einstein“. Denn hier ging es um Effekte der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie. Mit Hilfe eines Computersimulationsprogramms, Beamers und Hometrainers konnten die  Schüler sozusagen beim Fahrradfahren kennen lernen, wie sich das Gesichtsfeld mit Zunahme der Fortbewegungsgeschwindigkeit bis hin zu 99% der Lichtgeschwindigkeit immer weiter krümmt. Denn je schneller man auf dem Fahrrad fuhr, desto mehr Prozent der Lichtgeschwindigkeit konnte man erreichen. Neben diesem Effekt lernten die Schüler auch den Lichtlaufzeiteffekt und die Längenkontraktion mitsamt der dahinter steckenden Theorie kennen.

Nach all diesen tollen Experimenten konnten wir zum Abschluss noch einen 15minütigen Film ansehen, der in sehr eindrucksvoller Weise den Test eines Raketentriebwerks  im DLR Lampoldshausen veranschaulichte. Relativ erschöpft, aber um einiges schlauer machten wir uns dann gegen abends auf den Heimweg und erreichten Kitzingen sogar ohne Stau (und das trotz Feierabendverkehrs auf der A3).

Andrea Ditterich

Bau einer Wasserrakete

Versuch zur Krümmung des Gesichtsfelds

Ein Ei im Vakuum

Der Blick auf eine Flamme durch eine Spektralbrille

Weiterführende Informationen finden Sie auf:

www.fachreferent-chemie.de

Exkursion zur GWF

Die Schüler der neuen Oberstufe des G 8  wählen aus dem Angebot der Schule zwei verschiedene Seminare. In diesem Schuljahr haben sich 16 Schüler für das Seminar „Wein“ entschieden. Zusammen mit ihrer Lehrerin Maria Seifert-Schmitt erarbeiten sie sich Grundlagen der Theorie des Weines und erstellen dann eine Seminararbeit zum Thema.

Die Besichtigung der GWF war ein wichtiger Baustein dieses Seminars. Wir durften viel über den größten Weinerzeuger in allen fränkischen Weinregionen erfahren. Der Kellermeister Timo Gallena führte die Gruppe durch die Füllanlage in der bis zu 11000 Flaschen in der Stunde befüllt, etikettiert und verpackt werden können. Danach ins Labor, in dem wir von Hilmar Streng eine Einführung in die Weinanalytik bekamen und dann in die beeindruckenden Keller der GWF. Hier konnten wir die riesigen Fässer bestaunen und erfuhren interessantes zur Kellertechnik. Zuletzt sahen wir einen kurzen Film über die Arbeit im Weinberg. Über die schöne Vinothek verließen wir die GWF wieder und haben alle unsere Fragen beantwortet bekommen. Herzlichen Dank für die sehr freundliche Aufnahme bei der GWF und der sehr informativen und sehr netten Führung des Kellermeisters Timo Gallena.

Maria Seifert-Schmitt