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Explodierende Sauerstofftanks, knappe Energiereserven und extreme Umweltbedingungen: Raumfahrtmissionen stellen Mensch und Technik vor außergewöhnliche Herausforderungen. Die Projektgruppe Raumfahrt beschäftigte sich während der Projektwoche am HNBK mit physikalischen Problemen aus zwei bekannten Filmen und untersuchte, wie realistisch die dargestellten Szenarien tatsächlich sind.
Im Film Apollo 13 geht es um eine geplante Mondlandung zu Beginn der 1970er-Jahre, die aufgrund eines explodierten Sauerstofftanks nicht durchgeführt werden konnte. Stattdessen entwickelte sich die Mission zu einem Wettlauf mit der Zeit: Die Versorgung mit Energie und Atemluft wurde zur entscheidenden Herausforderung. Die Schülerinnen und Schüler beschäftigten sich in diesem Zusammenhang mit der Ziolkowski-Raketengleichung sowie der Strom- und Energieversorgung des Apollo-Raumschiffs.
Wie sich die theoretischen Grundlagen praktisch überprüfen lassen, zeigte sich bei Experimenten mit einer Wasserrakete. Ähnlich wie bei der Entwicklung moderner Raketen näherten sich die Teilnehmenden dem Ziel durch Ausprobieren, Beobachten und Verbessern – ganz nach dem Prinzip Trial and Error. Dabei überprüften sie die Zusammenhänge, die in der Ziolkowski-Raketengleichung beschrieben werden.
Auch der Film Der Marsianer lieferte spannende Anknüpfungspunkte. Darin wird eine fiktive Marsmission im kommenden Jahrzehnt zu einer Rettungsmission: Ein Marssturm zwingt die Crew zum Abbruch, und ein Astronaut wird von einem umherfliegenden Antennenteil getroffen. Doch wie realistisch ist ein solches Szenario auf dem Mars? Bei einem atmosphärischen Druck von nur etwa 0,63 Prozent des irdischen Luftdrucks stellt sich die Frage, welche Kräfte ein Sturm dort überhaupt entwickeln kann. Und könnte ein Mensch in der Marsatmosphäre eine Minute überleben?
Um solchen Fragen auf den Grund zu gehen, führten die Schülerinnen und Schüler Experimente in einer Vakuumkammer durch. Ein Schokokuss und Luftpolsterfolie machten dabei sichtbar, wie sich Materialien und eingeschlossene Gase unter stark reduziertem Druck verhalten. Die Experimente lieferten anschauliche Hinweise darauf, welche besonderen Bedingungen bei einer Mission zum Mars berücksichtigt werden müssen.
Das Projekt verband Filmbeispiele mit physikalischen Grundlagen und praktischen Versuchen. So konnten die Schülerinnen und Schüler wissenschaftliche Fragestellungen eigenständig untersuchen, theoretisches Wissen anwenden und die Herausforderungen der Raumfahrt aus einer neuen Perspektive kennenlernen.
Text: SCL, SAR, Fotos: (falls nicht anders angegeben) SCL, SCR
Ein Schaumkuss in der Vakuumkammer zeigt, wie sich eingeschlossene Gase bei sinkendem Luftdruck verhalten.
Ausprobieren, beobachten und verbessern – die Wasserrakete wird im Experiment getestet.
Theorie und Praxis vereint: Im Projekt wurde ein Raketenstart selbst durchgeführt.
