Der Schwarmstedter Stratosphärenballon (SSB1)


Vorbereitungen


Im Herbst 2017 beschloss die Lerngruppe des Profils Technik der Haupt- und Realschule der kooperativen Gesamtschule Schwarmstedt einen Stratosphärenballon zu starten.

Nach einen kurzen Planungsphase bildeten sich vier Arbeitsgruppen, die sich mit der Technik, der Kostenkalkulation, der Öffentlichkeitsarbeit und der Einwerbung von Sponsoren befassten.

Es konnten die Volksbank Lüneburger Heide und der Eltern- und Förderkreis der KGS als Sponsoren gefunden werden, so dass die Finanzierung gesichert war.

Nach dem Einkauf haben wir eine Versicherung für den Ballon abgeschlossen und eine Startgenehmigung bei der Niedersächsischen Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr eingeholt. Auch eine Genehmigung des Grundstückseigentümers (Landkreis Heidekreis) war notwendig.

Am 25.01.2018 sollte der Start erfolgen, allerdings spielte an diesem Tag das Wetter nicht mit. Unbemannte freifliegende Ballonaufstiege sind in Niedersachsen nur bei mindestens 5 km Sichtweite und weniger als 4/8 Bewölkung erlaubt.

Glücklicher Weise hat die Haftpflichtversicherung den Aufstiegstermin verlängert, und die Niedersächsische Behörde verlangte für den Wiederholungsantrag weniger Gebühren. Weiterhin kann man in Niedersachsen auch mehrere Aufstiegstermine in einem Antrag bündeln, so dass die Wahrscheinlichkeit für passendes Wetter steigt.

Als neuer Starttermin wurde der 9.02.2018 festgelegt.


Aufbau des Ballons Wie finden wir den Ballon wieder?
Innenleben der Styroporbox Ablauf der Mission

Vorher hatten wir 4 Plakate zur Information über unser Vorhaben hergestellt.

Start

Am Morgen des 9.02.2018 war sehr klares, sonniges aber kaltes Wetter.

Um 8:00 Uhr begannen wir mit dem Aufbau. Eine alte Decke diente als Unterlage, darauf kam die Ballonhülle, Fallschirm, Sonde und zuletzt eine Schnur. Die Fallschirmschnüre hatten wir vorher ausgebreitet, damit kein Schnurgewirr entstehen konnte.

Nach den Vorbereitungen wurde die Ballonhülle mit Ballongas gefüllt. Leider fehlte uns ein Manometer, so dass wir etwa den vollständigen Inhalt der Gasflasche mit Hilfe eines Ballongasfüllstutzens einfüllen mussten.
Die Startcrew mit dem Ballon Letzte Startvorbreitungen für den Ballon und die Sonde
Die Start-Crew (von links nach rechts: Lukas Karg, Florian Block, Dr. Peter Buchholz, Kevin Hemme, Timo Lübke. Start vor den Augen der Schülerinnen und Schüler.

Nach dem Füllen wurde die Ballonhülle fest verschlossen und der Fallschirm befestigt. Unter dem Fallschirm befand sich die Sonde. Hier wurde zuerst der GPS-Tracker aktiviert und noch einmal getestet. Dann wurde die Batterie mit den Videokameras und dem Datenlogger verbunden und ein GPS-Gerät als zusätzliche Datenquelle aktiviert.

Die Sonde trug 2 Videokameras, eine vertikal und die andere seitlich eingebaut. Weiterhin war ein GPS-Gerät an Bord. Die Sensoren, deren Daten auf einer SD-Karte aufgezeichnet wurden, waren 3 Temperaturmessgeräte, ein Luftdruckmessgerät und ein UV-Strahlungssensor.

Der startbereite Ballon wurde unter den Augen von etwa 200 Schülerinnen und Schüler in die Mitte des Schulhofs gebracht. Nach einem kurzem Countdown flog der Ballon um 9:00 Uhr frei.
Der Start vor den Augen der Schülerinnen und Schüler.
Die Schulgebäude Der Ballon gewinnt schnell an Höhe
Schwarmstedt und die Schule aus etwa 50m Höhe. So sieht der Pausenhof aus etwa 50m Höhe aus.
Schnell steigt der Ballon höher. Und höher geht’s
Das ist der Leine-Mäander bei Schwarmstedt aus 100m Höhe. Aus 500m Höhe sieht man die Leine und Bothmer.
Ebenfalls aus 500m Höhe der Friedhof von Schwarmstedt In 1000m Höhe ergibt sich ein Blick auf die Aller und auf die Mündung der Leine in die Aller.
In Schwarmstedt gibt es einen großen Kiessee, gesehen aus 1000m Höhe. Bei 5000m hat man einen weiten Blick auf die Aller und Hodenhagen.
Schaut man aus 5000m direkt nach unten, dann hat man die Aller, die Leine, aber auch Schwarmstedt im Blick. 10 km, also etwa die Höhe, in der sich ein Urlaubsflieger bewegt.
Blick aus 10000m direkt nach unten. Norden ist etwa schräg links unten. Dort ist das Truppenübungsgelände. In 28,9km Höhe ist der Himmel schwarz.
Unter dem Ballon liegt das Steinhuder Meer. Auf einer Höhe von 28,9 km ist der Aufstieg des Ballons vorbei, die Ballonhülle platzt.
Die Sonne ist sehr grell, die Automatiken der Videokameras haben Probleme mit den raschen Helligkeitswechseln Die Weser, schon in der Nähe des Landeorts.
Abstieg am Fallschirm. 20Km Höhe.
Die Weser, schon in der Nähe des Landeorts.

Die Flugroute


Die Aufzeichnung der GPS-Daten zeigt die Flugroute und die Höhe des Ballons.


In niedriger Höhe ist die Geschwindigkeit des Ballons gering. Durch Winde wechselnder Richtung wird der Ballon hin und her getrieben. Bei der Sonneneinstrahlung sind sicherlich auch lokale Winde, die durch aufsteigende warme Luft (Konvektion) entstehen, von Bedeutung. Oberhalb etwa 10km, über durch Tropopause, bestand am 9.02.2018 eine konstante, schnelle Windströmung in Richtung Südwest.

Die Geschwindigkeit des Ballons


Die Auf- und Abstiegsgeschwindigkeit des Ballons lässt sich einfach aus den GPS-Daten ableiten.


Rechts ist der Aufstieg, links, mit negativer Geschwindigkeit, der Abstieg dargestellt. Bemerkenswert ist die Verringerung der Aufstiegsgeschwindigkeit im Bereich der Tropopause, etwa bei 9500 m. Gleichfalls ohne Interpretation bleibt der Geschwindigkeitssprung beim Abstieg bei etwa 20,5 km.


Die horizontale Geschwindigkeit des Ballons erreicht bereichsweise spektakuläre Werte von mehr als 60 m/sec, also umgerechnet deutlich über 200 km/h. Diese Werte wurden beim Aufstieg erreicht, kurz vor dem Erreichen der Gipfelhöhe. Dort ist der Luftdruck und damit Luftwiderstand sehr gering.

Die Temperaturen


Zur Messung der Außentemperaturen wurde ein digitaler Sensor und ein analoger Sensor eingesetzt. Bei Temperaturen unter -45°C versagte der digitale Sensor. Die Außentemperaturen erreichten im Bereich der Tropopause minimale Werte etwa -60°C, weiter oberhalb, in der Stratosphäre, stiegen sie wieder an. Die Temperatur in der Styroporsonde fiel nur auf etwa -18°C.

Der Luftdruck


Der Luftdruck wurde mit einem digitalen Sensor gemessen. Der Sensor liefert bis ca. 500 mbar sinnvolle Werte und kann Höhenunterschiede von weniger als einem Meter bestimmen. Obwohl die Messgenauigkeit bei sehr geringem Luftdruck stark abnimmt, wurden in der Stratosphäre sinnvolle wenige mbar Druck gemessen.

UV-Strahlung


Der UV-Strahlungssensor war offensichtlich für die Bedingungen des Flugs, insbesondere die niedrigen Temperaturen, nicht geeignet. Die Ozonschicht, innerhalb und oberhalb derer die UV-Strahlung deutlich zunehmen sollte, konnte nicht nachgewiesen werden.

Das Auffinden des Ballons


Nach dem Start war der GPS-Tracker des Ballons nicht mehr zu erreichen. Erst nach 87 Tagen meldete sich der Finder des Ballons, Herr Richly, der bei einer Kontrolle seiner Schafsweide den Ballon fand. Dort befindet sich ein ausgeprägtes Funkloch, so das kein Handyempfang möglich ist.
Der Finder des Ballons, Herr Richly, mit der Sonde. Die Ballonhülle aus Gummi war durch die lange Zeit auf der Wiese schon etwas verwittert, das Innere der Sonde nass und z.T. rostig


Wir bedanken uns bei:

Herrn Richly (Der Finder des Ballons)

Ole Semrau (Hatte uns eine Videokamera ausgeliehen)

Unserer Schule

und vor allem bei unseren Sponsoren:

Volksbank Lüneburger Heide

Eltern- und Förderkreis der KGS Schwarmstedt



Timo Lübke


Florian Block


Kevin Hemme


Lukas Karg


Paul Kuchenbecker


Dr. Peter Buchholz

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