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CanSat-Wettbewerb: KFG-Schüler bauen Mini-Satelliten

CanSat-Wettbewerb: KFG-Schüler bauen Mini-Satelliten

Ein Schülerteam des KFGs ist unter den 10 besten Gruppen aus Deutschland ausgewählt worden und nun beim CanSat-Wettbewerb dabei! Dabei soll ein realer Minisatellit gebaut werden, der verschiedene Projektaufgaben umsetzen muss und im März 2022 tatsächlich in 1 km Höhe abgeschossen und auf Funktionsfähigkeit geprüft wird. Der Gewinner der Bundesrunde ist automatisch für die nachfolgende europäische Runde qualifiziert.

Ein CanSat ist ein „Satellit“ in der Größe einer Getränkedose, der von Schüler-Teams entwickelt, gebaut und programmiert wird. Dieser Mini-Satellit wird mit einer Rakete auf eine Höhe von mehreren hundert Metern gebracht und sinkt dann an einem Fallschirm zu Boden. Dabei soll der Satellit Messungen durchführen und andere Aufgaben ausführen, für die er konstruiert worden ist.

Ein CanSat dient als Modell einer echten Weltraummission, da im Wesentlichen dieselben Phasen durchlaufen werden, die auch bei einer echten Weltraummission durchlaufen werden: Planung der Mission, Konstruktion des Satelliten, Test der einzelnen Komponenten und des Gesamtsystems, Durchführung der Mission, Aufbereitung und Auswertung der Daten, Kommunikation der Ergebnisse. Auf diese Weise bietet der CanSat-Wettbewerb engagierten und begabten Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit zu einer ersten praktischen und authentischen Erfahrung mit einem Raumfahrtprojekt.

Der Deutsche CanSat-Wettbewerb ist in den internationalen Wettbewerb der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) eingebunden. Die Sieger des Deutschen Wettbewerbs sind qualifiziert, am Europäischen Wettbewerb teilzunehmen.

Die Taunus Zeitung berichtet über die Nachwuchstüftler wie folgt:

Sie berechnen die Luftreibung für einen Fallschirm und überlegen, ob sie auf die Zentrifugalkraft setzen wollen oder nicht. Ziel solcher Überlegungen ist, eine Antwort zu finden auf die Frage: Wie baut man einen Mini-Satelliten? Doch die vier engagierten Schüler Lennard Voigt, Linus Habetha, Hongye Zhang und Boris Kantor (alle 16) wuppen das mit links.

„Wir sind ein eingespieltes Team“, sagt Lennard. Die vier bilden ein naturwissenschaftliches Quartett, das bereits den einen oder anderen Erfolg bei Wettbewerben feiern konnte. Jetzt nehmen die Schüler des Kaiserin-Friedrich-Gymnasiums (KFG) erstmals am deutschen CanSat Wettbewerb teil, der in den internationalen Wettbewerb der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) eingebunden ist (siehe Box).

Physik- und Mathelehrer Sebastian Fischer erinnert sich: „Als ich den Schülern von diesem Wettbewerb erzählt habe, waren sie sofort hellauf begeistert und haben sich selbst organisiert.“

Für die vier Tüftler gehören Wettbewerbe schon seit Beginn ihrer Schullaufbahn am KFG als spannender Zeitvertreib dazu. Schon jetzt gehört das Quartett zu den zehn besten Gruppen aus Deutschland, die ausgewählt wurden, an der Mission „CanSat“ teilzunehmen. Die Herausforderung, die es beim Raumfahrt-Wettbewerb zu bewältigen gilt, lautet, einen realen Minisatelliten zu bauen. Dabei müssen bis März 2022 verschiedene Projektaufgaben umgesetzt werden. „Am Ende soll der Satellit tatsächlich in ein Kilometer Höhe geschossen und auf seine Funktionsfähigkeit geprüft werden“, erläutert Fischer.

Der Pädagoge staunt immer wieder über das Ideenreichtum der Schüler. „Mit Tipps helfen kann ich da nicht mehr, sie sind schon Spezialisten und haben deutlich mehr Hintergrundwissen als ich. Ich bin absolut fasziniert, wie sie das machen.“

Den ersten Schritt, den Zulassungsprozess, haben die Oberstufenschüler erfolgreich absolviert. „Dazu haben wir Temperatur- und Druckmessungen gemacht und Höhenkurven erstellt“, erläutert Boris. Am Computer haben sie ein 3D-Modell ihres Miniatursatelliten erstellt. Die Größe ist festgelegt mit einer Höhe von 11,50 Zentimetern und einem Durchmesser von 6,60 Zentimetern. Am Ende, so Lennard „werden wir, wenn alles glatt läuft, unseren CanSat im großen 3-D-Drucker unserer Schule aus-drucken.“

Im Moment stellen die vier Schüler bei ihren regelmäßigen Forschungstreffen Berechnungen an. Knifflig: „Wir müssen noch die Höhe bestimmen, in der wir den Fallschirm abwerfen. Das alles muss präzise sein. Denn es geht erst um Beschleunigung und dann ums Entschleunigen.“ Eine wichtige Inspiration für ihre Arbeit waren Bilder der Rakete A4, der weltweit ersten funktionsfähigen Rakete, die ihnen Sebastian Fischer von seinem Urlaub auf Usedom und dem Besuch des dortigen Historisch-Technischen Museum Peenemünde geschickt hat. „Mit dem Start dieser Rakete war 1942 die Grundlagen für die Raumfahrt gelegt“, berichtet Boris. „Wir haben uns besonders für die Lenkung dieser Rakete interessiert“, erläutert Linus. „Die Rakete war durch ihre Klappen lenkfähig. Das hat uns inspiriert.“

Die vier Physik-Cracks sind dabei, sich Lösungen für ihren Mini-Satelliten zu überlegen und zu errechnen. „Das ist schon höhere Mathematik“, meint Fischer. Die Schüler geben zu: „Wir spüren jetzt den Zeitdruck“, so Lennard.

Immerhin: Das Design steht schon mal. Zum Beschleunigungstest geht es für die Schüler dann auf das Schulgebäude, das am KFG als „Turm“ bekannt ist. Und eine weitere Herausforderung wartet auf das Kleeblatt. „Alles darf nicht mehr als 500 Euro kosten“, berichtet Lennard.

Zur Finanzierung suchen sie sich einen Sponsor. „Wir kümmern uns außerdem für einheitliche Team-Kleidung und haben dafür auch schon eine Sponsor angeschrieben“, ergänzt er. Viellleicht, so die Hoffnung, greift auch der Förderverein der Schule dem CanSat-Team unter die Arme. „Wir planen zudem, in den sozialen Medien über unsere Ergebnisse zu berichten.“

Erste authentische Erfahrungen mit einem Weltraumprojekt

Die Realisierung und Umsetzung, erklärt Lehrer Sebastian Fischer, gehe weit über das hinaus, was die Schüler in ihren Physik-Leistungskursen lernen. „Das Tolle ist, dass die Schüler in einer praktische Arbeit das anwenden, was sie in den naturwissenschaftlichen Fächern gelernt haben“. Vom Niveau her, sagt Fischer, bewegen sich Lennard, Linus, Hongye und Boris schon jetzt auf dem von Ingenieuren. Falls das KFG-Team Gewinner der Bundesrunde wird, ist es automatisch für die nachfolgende europäische Runde qualifiziert. Ein CanSat ist ein „Satellit“ in der Größe einer Getränkedose, der von zehn Schüler-Teams aus ganz Deutschland entwickelt, gebaut und programmiert wird. Dieser Mini-Satellit wird mit einer Rakete auf eine Höhe von mehreren hundert Metern gebracht und sinkt dann an einem Fallschirm zu Boden. Dabei soll der Satellit Messungen durchführen und andere Aufgaben ausführen, für die er konstruiert worden ist. Ein CanSat dient als Modell einer echten Weltraummission, da dieselben Phasen durchlaufen werden, die auch bei einer echten Weltraummission anstehen: Planung der Mission, Konstruktion des Satelliten, Test der einzelnen Komponenten und des Gesamtsystems, Durchführung der Mission, Aufbereitung und Auswertung der Daten, Kommunikation der Ergebnisse. So bietet der CanSat-Wettbewerb Schülern die Möglichkeit zu einer ersten praktischen und authentischen Erfahrung mit einem Raumfahrtprojekt. (Katja Schuricht, 13.12.2021, Taunus Zeitung)

 

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