DLR_School_Lab Köln-Porz:

Begeisterung schon bei den Vorbereitungen: Die Schüler/-innen arbeiten mit wissenschaftlicher Genauigkeit



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Unter Anleitung von Dr. Bräucker, dem Leiter des DLR_School_Lab Köln-Porz, und Jan Bechert, einem seiner engagierten Projektstudenten, der zurzeit seine Diplomarbeit zu diesem Thema schreibt, sind die Vorbereitungen bereits seit Mai d. J. in vollem Gang: Intensiv und professionell bereiten sich die Schüler/-innen der drei Gymnasien auf das große Ereignis vor. Nichts soll schief gehen und möglichst wenig soll dem Zufall überlassen bleiben. Die Planung steht auf festem Boden:

Vorraussetzung für die Teilnahme an den Parabelflügen

sind die Vollendung des 18. Lebensjahres und eine flugmedizinische Untersuchung, bei der die jungen Experimentatoren/-innen auf ihre Flugbelastbarkeit getestet werden.

Wissenschaftlicher Hintergrund und experimentelle Fertigkeiten

In abwechslungsreichen und spannenden nachmittäglichen Seminaren im School_Lab erarbeiten sich die Schüler/-innen das erforderliche Wissen schrittweise:

Phase 1: Schwerelosigkeit - ein Phänomen?

Was steckt hinter dem "Ausnahmezustand" Schwerelosigkeit? Unter welchen Bedingungen erreicht man diesen Zustand? Hierzu werden hoch interessante, unterschiedliche Möglichkeiten wie Fallturm-Einrichtungen (z.B. an der Universität Bremen oder in Japan), Flugzeug-Parabelflüge, Flüge mit Höhenraketen und Experimente im Space-Shuttle oder auf der Raumstation miteinander verglichen. Im Mini-Fallturm des School_Lab Köln-Porz können die Schüler/-innen sogar unmittelbar physikalische Phänomene während 0,6s Schwerelosigkeit in Augenschein nehmen.

Jetzt wird der Grundstein für die bevorstehende Parabelflugkampagne gelegt: Unter den jungen Experimentatoren/-innen werden die Rollen geklärt und die Aufgaben verteilt. Wer wird "Parabonaut/-in" und wer tritt der wichtigen "Bodencrew" bei? Welche Vorraussetzungen müssen beide mitbringen und wie bereiten sich alle optimal auf ihre Aufgaben während der Flüge vor?

Phase 2: Gravitationsbiologie - wie weit ist die Forschung heute?

In Teams recherchieren die Schüler/-innen den aktuellen Stand der Wissenschaft auf dem Gebiet der Gravitationsbiologie. Sogar die neueste englischsprachige Originalliteratur ziehen sie hinzu.

Themen:

  • Schwerkraftwirkung in Einzelzellen: Wie wird das Immunsystem des Menschen beeinflusst?
  • Wahrnehmung der Schwerkraft bei Pflanzen: Wieso wächst eine Wurzel nach unten?
  • Wie nehmen Wirbeltiere, z.B. Fische, die Schwerkraft wahr?
  • Zellen, Pflanzen und Tiere: Sie alle nehmen die Schwerkraft wahr. Welche wissenschaftlichen Theorien beschreiben die unterschiedlichen Wahrnehmungsmechanismen?

Die Ergebnisse ihrer Recherchen tragen sie vor und diskutieren lebhaft das Für und Wider herrschender wissenschaftlicher Überzeugungen.

Diese anspruchsvolle und - weil ungewohnt - manchmal auch etwas mühsame Aufgabe wurde von den Teams bereits in hervorragender Weise gemeistert.

Phase 3: Probieren geht manchmal über Studieren

Jetzt werden Hypothese und Objekte des Versuchs unter die Lupe genommen: Was wissen wir über die Schwerkraftwahrnehmung bei Wimperntierchen? Wieso haben wir Paramecium aurelia und Ophryoglena flava als Versuchsobjekte ausgewählt? Was wollen wir im Parabelflug unter veränderter Schwerkraft messen, und wie müssen wir die Experimente gestalten?

Viel steht auf dem Spiel: Denn wird hier ein Fehler gemacht, dann sind Probleme bei der Auswertung des Versuchs zwangsläufig. Und ein Jahr lang auf die nächsten Parabelflüge zu warten - nur um das Experiment zu wiederholen - das wäre ein verlorenes Jahr für den wissenschaftlichen Fortschritt.

Phase 4: Der Versuchsaufbau wird startklar gemacht

Nun wird es ernst. Die "Parabonauten" lernen die Flughardware kennen. Genau wie die Astronauten im Trainingszentrum der ESA in Köln-Porz jedes Gerät und seine Funktion perfekt beherrschen müssen, ist es für die Schüler/-innen wichtig, exakt im Bild zu sein über die Versuchsapparatur. Welche Schaltvorgänge sind vor und während jeder Schwerelosigkeitsphase auszulösen? Wie wird die Apparatur manuell bedient und wie ihre Leistung durch einen Laptop kontrolliert? Wie kann die Funktionsfähigkeit der Aufzeichnungsgeräte überprüft werden? Aber vor allem: Wie lässt sich ein beim Flug auftretender technischer Fehler der Versuchsinstrumente in kurzer Zeit beheben?

Die Bodencrew widmet sich intensiv dem Ein- und Ausbau der Aufzeichnungsgeräte und der Vorbereitung der Proben. Am Flugtag muss alles reibungslos funktionieren!

Phase 5: Gelandet auf dem Boden der Tatsachen

Welche persönlichen Erfahrungen haben unsere "Parabonauten" mit Flug und Schwerelosigkeit gemacht? Wie haben sie sich bei allem gefühlt? Haben die Experimente bestimmungsgemäß funktioniert oder gab es Komplikationen, welche Aufzeichnungen sind gelungen?

Ob sich die ganze Arbeit wirklich gelohnt hat, das zeigt sich erst in einigen Wochen nach mühsamer und aufwändiger Auswertung der Ergebnisse. Die Reaktionen der Einzeller sind nicht mit dem bloßen Auge zu erkennen. Deshalb muss moderne Computertechnik eingesetzt werden, um mit automatischer Videobildanalyse das Schwimmverhalten sehr vieler, bis zu 10 000, individueller Zellen zu vermessen. Einen Überblick über die Daten ist nur noch mit Hilfe spezieller Statistikprogramme erzielbar. Die Schüler/-innen beteiligen sich in kleinen Gruppen an der Datengewinnung.

Phase 6: Manöverkritik: Haben wir das Ziel erreicht?

Die Präsentation der wesentlichen Ergebnisse der Experimente befördert es ans Tageslicht: Was haben wir herausgefunden, und was können wir in Zukunft besser machen? Aber auch: Werfen unsere Ergebnisse sogar neue Fragen auf? In diesem Fall hätte sich unsere Arbeit 100%ig gelohnt - denn nichts bringt das faszinierende Perpetuum Mobile "Wissenschaft" schneller in Fahrt als viele neue Fragen.


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