9. August 2023 | Raumfahrt

Seit 25 Jahren: DLR-Reisen durchs Weltall mit Schulklassen im Planetarium Köln-Nippes

Die Weite des Kosmos spiegelt sich gleichsam in der Weite des Hauptgangs des Kölner Schulplanetariums wider, der zum Kuppelsaal führt. Bis unter die Decke sind an den Wänden selbstgebaute Schautafeln, Bilder und Modelle zu verschiedenen Themen der Astronomie und Astrophysik angebracht.
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Costa Belibasakis

Der Keller des Leonardo-da-Vinci-Gymnasiums in Köln ist ein besonderer Ort. Hier hat der frühere Schulleiter Dr. Hermann Gundermann (†1968) einen lang gehegten Traum verwirklicht und Mitte der 1960er-Jahre ein Planetarium eingerichtet. Seit einem Vierteljahrhundert bietet das DLR dort spezielle Führungen für Schülerinnen und Schüler an, um sie für Naturwissenschaft und Technik zu begeistern. Anlässlich des Wissenschaftsjahres 2023 „Unser Universum“ und seiner Roadshow „Universe on Tour“ sei diese mit Herzblut für die Astronomie ausgestaltete Einrichtung hier vorgestellt.

Der nachstehende Text erschien erstmalig in erweiterter Form im vergangenen Jahr in der Jahrhundertchronik der Kölner Volkssternwarte und wurde dem verstorbenen Planetariumsleiter und Studiendirektor Hermann Gundermann (1938-2022) gewidmet.

Den „Himmel“ auf die Erde holen

Der Mathematiker und Erfinder Archimedes gilt als einer der ersten, der einen Himmelsglobus und ein Planetensphärenmodell gefertigt hat.
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Domenico Fetti, 1620, Gemäldegalerie Alte Meister, Dresden

Den erhabenen Sternenhimmel, der einst als realer Sitz der Götter galt, gleichsam als Abbild auf die Erde zu holen, war schon im Altertum der Wunsch vieler Menschen. Als die Römer während des Zweiten Punischen Krieges im Jahre 212 v. Chr. die Stadt Syrakus auf Sizilien einnahmen, erbeuteten sie auch zwei astronomische Gegenstände, die der Mathematiker und Naturforscher Archimedes (287 bis 212 v. Chr.) selber angefertigt haben soll: einen massiven Sternglobus, der im Tempel der Vesta stand, und ein Gerät, mit dem sich ̶ dem geozentrischen Weltbild entsprechend ̶ die Bewegungen von Sonne, Mond und Planeten demonstrieren ließen. Der Himmelsglobus wurde später in Rom in dem neu errichteten Virtus-Tempel öffentlich aufgestellt, das bronzene Sphärengerät nahm der Feldherr Marcus Claudius Marcellus mit in sein Haus, wo es Besuchern stolz vorgezeigt wurde. Cicero (106 bis 43 v. Chr.) soll das Instrument noch mehr als 100 Jahre danach bewundert haben, und der bekannte Dichter Ovid (43 v. Chr. bis 17 n. Chr.) widmete ihm in einem seiner Werke den Vers: Werk syrakusischer Kunst, weilt schwebend im Luftraum die Kugel, Unermeßlichen Alls Abbild in kleiner Gestalt.

Archimedes kam beim Angriff auf seine Heimatstadt ums Leben, doch seine Geräte überdauerten ihn und fanden in der Antike etliche Nachahmungen. In Fachkreisen wird seit einiger Zeit sogar diskutiert, ob er mit seinen genialen Erfindungen eventuell ein Ideengeber für den komplexen Mechanismus von Antikythera (ein antikes Gerät, das den periodischen Lauf von Sonne, Mond und Planeten anzeigt) gewesen ist. Sein Himmelsglobus und sein Sphärengerät gelten heute als verschollen, ebenso irgendwelche von ihm verfassten schriftlichen Anleitungen dazu.

Merkmale einstiger und moderner Planetarien

Seit Archimedes' Zeiten wurden die Geräte und Apparate, um den natürlichen Sternhimmel als dreidimensionales Abbild frei von Witterung und Landschaft erfahrbar zu machen, gekonnt weiterentwickelt und sorgfältig an den jeweils astronomischen Kenntnisstand angepasst. Die vielen Armillarsphären, Astrolabien, Äquatorien, Planetenuhren und -maschinen, Tischplanetarien sowie Himmelsgloben aus den früheren Jahrhunderten sind noch immer faszinierende Ausstellungsstücke in naturkundlichen oder technischen Museen sowie in modernen Planetarien. Diese haben aber technisch nicht mehr viel mit ihren Vorgängern gemein. Aus den rein mechanisch funktionierenden Apparaten und Geräten wurden im Laufe der Zeit elektrisch, elektronisch und digital gesteuerte, optisch ausgefeilte Projektions- und Filmmaschinen, die einen in gewisser Weise zum Astronauten werden lassen können, der durch das Planetensystem, die Milchstraße oder zu fernen Galaxien fliegt.

Aus der Taufe gehoben wurde das moderne Planetarium am 24. März 1919. An jenem Tag stellte der promovierte Maschinenbauingenieur Walther Bauersfeld (1879 bis 1959), einer von vier Geschäftsleitern der Firma Carl Zeiss in Jena, seinen Mitarbeitern das Konzept des ersten Projektionsplanetariums vor. Die bis dahin herkömmlichen Planetarien kopernikanischer Bauweise mit um die Sonne kreisenden, begehbaren Erdwagen waren große bewegliche Apparate mit einem schwerfälligen Räderwerk und aufwändigem Gestänge geworden. Bauersfeld hatte sie als talentierter Konstrukteur schon im Februar 1914 als zu kompliziert beurteilt. Er verabschiedete sich ebenso von dem Gedanken einer sich mechanisch drehenden Hohlkugel, deren Hülle an den Positionen der Fixsterne für den Einfall von Außenlicht durchlocht war und in die der Betrachter staunend eintreten konnte. Stattdessen verlegte er den Bewegungsmechanismus der Himmelsobjekte in einen Projektionsapparat, welcher von Elektromotoren gesteuert den Lauf der Sterne und Planeten aus der Mitte einer Kuppel heraus auf deren starre weiße Wand in geozentrischer Perspektive projizierte. Zudem konnte Bauersfeld mit seinem Konzept die Ausmaße des künstlichen Himmelsgewölbes erweitern, sodass der Raum erheblich mehr Publikum fasste als zuvor. Nach sechs Jahren intensiver, konzentrierter Arbeit und Erprobung war am 7. Mai 1925 mit der Einweihung des Deutschen Museums in München und seinem ersten Projektionsplanetarium das „Wunder von Jena“ vollbracht. Von hier aus sollte es die Welt erobern.

Modell I, das erste von Bauersfeld konstruierte Projektionsplanetarium, bestehend aus einer Sternkugel mit 72 Projektoren. Der halboffene Zylinder links enthält das Planetengerüst mit insgesamt neun Projektoren.
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Deutsches Museum, CC BY-SA 4.0

Das Zeiss-Kleinplanetarium – ein Meisterwerk für astronomische Bildungsarbeit

Seither hat die Firma Zeiss die Optik und Feinmechanik ihrer großen Modelle laufend verbessert und weiterentwickelt. Die Modelle dieser großen „Zeiss-Planetarien“ stehen an vielen Orten der Erde, wo sie als Sternentheater stets einen regen Zuspruch erfahren. Gleichzeitig erkannte man den hohen Wert dieser Einrichtungen für die naturwissenschaftliche Bildung. Doch als reines Lehrmittel kam und kommt ein Großplanetarium für Schulen und andere Bildungsstätten aus Kosten- und Platzgründen in der Regel nicht in Frage.

Darum begann die Fa. Zeiss noch während des Zweiten Weltkriegs in Jena mit der Entwicklung eines soliden optisch projizierenden und erschwinglichen Kleinplanetariums, dessen allererstes Exemplar als Zeiss-Kleinplanetarium, kurz ZKP1, im Jahre 1941 zum Einsatz kam. Aufgestellt in einer sechs bis acht Meter großen Kuppel ermöglicht es hervorragend, einer Gruppe von bis zu 30 Personen astronomischen Anschauungsunterricht zu geben. Der Kugelprojektor des ZKP1 mit seinen 32 Einzelprojektoren stellt nahezu alle Sterne, die das bloße Auge am Himmel bis zur sechsten Größenklasse (gerade noch sichtbare Sterne) ausmachen kann, an der Planetariumskuppel dar. Dazu lassen sich mit Hilfe stabförmiger Projektoren, die manuell eingestellt und bewegt werden, Sonne, Mond und Planeten an ihren jeweiligen Positionen entlang der Erdbahnebene zeigen. Besonderer Wert wurde zudem auf die Darstellung astronomischer Hilfslinien wie Himmelsäquator, Meridian, Ekliptik und Stundenkreis gelegt, denn das ZKP1 sollte auch der Ausbildung von Nautikern und Nachtfliegern dienen, die sich für die Orientierung anhand von Gestirnen in sphärischer Trigonometrie auskennen mussten. Zusätzliche Projektoren wie zur Darstellung der Milchstraße, der Polarlichter, einer Sonnen- und Mondfinsternis und anderer astronomischer Zusammenhänge runden das astronomische Erleben ab.

Das Kölner Kleinplanetarium im Leonardo-da-Vinci-Gymnasium

Bis zum Jahr 1975 wurden rund 270 ZKP1-Modelle gefertigt, etwa 20 davon dienen bis heute in Deutschland der astronomischen Bildungsarbeit. Eines dieser Modelle steht seit fast sechzig Jahren im Keller des Leonardo-da-Vinci-Gymnasiums an der Blücherstraße in Köln-Nippes gegenüber dem Leipziger Platz. Als die Schule 1966 eine neue und kleinere Heizungsanlage erhielt, konnte der damalige Schulleiter Dr. Hermann Gundermann seinen langgehegten Traum verwirklichen und ein Planetarium im einstigen Luftschutzkeller seiner Schule einrichten. Zuvor war ihm in einer Kölner Niederlassung der Fa. Jenoptik das ZKP1 vorgestellt worden, und er stand daraufhin vor der schwierigen Frage, woher er die nötigen 36.000 Mark für das Gerät bekommen konnte. Es gelang: Die Stadt Köln und der damalige Stadtdirektor Max Adenauer, der sich seit seiner Jugend für Astronomie interessierte, ließen sich für das Vorhaben gewinnen, und der Projektor konnte aus Mitteln der Stadt erworben werden. Verbunden war damit die Auflage, das Gerät nicht ausschließlich für den Schulunterricht, sondern auch für die interessierte Öffentlichkeit zu nutzen.

Schüler folgen während einer Führung im Planetarium gespannt der Erklärung und Demonstration der Keplerbewegung eines Planeten.
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Archiv Gaida

Neun Jahre später, um das Jahr 1975 herum, lernte der Autor dieses Blog-Beitrags das Planetarium zum ersten Mal kennen. In dieser Zeit, genauer ab 1974, veranstaltete die Volkssternwarte Köln, die auf dem Schillergymnasium in Köln-Sülz ein öffentliches Observatorium unterhält, im sieben Kilometer entfernten Planetarium in Köln-Nippes regelmäßig Führungen für ihre Mitglieder. Auch ich habe damals dort einige Vorträge für den Kreis der Sternfreunde gehalten.

Außer der Volkssternwarte nutzten auch Studienräte anderer Schulen und studierte Astronomen das Planetarium für Führungen, oft auch im Rahmen der Programme umliegender Volkshochschulen. Auf diese Art und Weise bekam ich Spaß an solchen Führungen für die Allgemeinheit. Seitdem habe ich jahrzehntelang Volkshochschülerinnen und -schüler, unzählige andere Gruppen sowie Einzelpersonen durch das Planetarium geführt. In den 42 Jahren von 1980 bis 2022 dürften es überschlägig an die tausend Führungen gewesen sein.

Im einstigen, weiträumigen Luftschutzkeller des Leonardo-da-Vinci-Gymnasiums in Köln-Nippes liegt das Kölner Schulplanetarium.
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Costa Belibasakis

Verschiedene astronomische und physikalische Modelle laden wie das Spektrometer in der Mitte zum Experimentieren ein. Zu sehen ist auch ein Lichtmodell, welches die Bewegung von Sirius A und B veranschaulicht.
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Costa Belibasakis

Das Foucaultsche Pendel, mit dem sich nachweisen lässt, dass die Erde um ihre Achse im Raum rotiert. Dies ist eine Grundannahme im heliozentrischen Weltbild.
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Costa Belibasakis

Der besondere Reiz des Planetariums im Leonardo-da-Vinci-Gymnasium ist nicht allein der kleine Kuppelsaal, der den altehrwürdigen ZKP1-Sternenprojektor beherbergt, sondern es ist vor allem die astronomische Ausgestaltung des einstigen Luftschutzkellers, die das Planetarium als Ganzes so faszinierend macht. Hermann Gundermann, der Sohn des vorgenannten Schuldirektors Gundermann und bis 2003 Physiklehrer der Schule, hat mit beachtlichem Engagement und sehr vielen Ideen über Jahrzehnte hinweg, unterstützt durch Arbeitsgemeinschaften, in den Kellerräumen der Schule ein einzigartiges Universum entstehen lassen. Unzählige selbstgebaute astronomische Modelle, wandfüllende Poster und Großbilder und vieles mehr machen dem Besucher die verschiedensten Aspekte der Astronomie und Astrophysik auf eine überaus anschauliche Weise erlebbar; an jeder Ecke, hinter jeder Tür gibt es etwas zu entdecken, selbst auf dem stillen Örtchen, wo die Besucher dem neugierigen Comic-Helden Anselm Wüßtegern und seiner klugen Freundin Sophie „begegnen“. Zudem laden viele Modelle mit Knöpfen und Schaltern zum Ausprobieren ein, und man kann sogar mit einer Apparatur ziemlich exakt die Lichtgeschwindigkeit messen. Bereits aus der Ferne bekommt man einen ausgezeichneten Eindruck von den Möglichkeiten, die das Planetarium bietet, wenn man im Internet auf eine virtuelle Tour durch die Räumlichkeiten geht.

Freilich ist der Höhepunkt einer jeden Führung das naturgetreue Erleben der Sterne am künstlichen Himmelszelt, welches man am Ende des breiten, langen Kellerhauptgangs abwärts über eine Treppe erreicht. Erläuterungen zu Sternbildern, Sternen und Planeten bleiben, insbesondere bei Führungen mit Grundschülern, das Herzstück jeder Planetariumsnacht. Musik und Zusatzprojektoren sorgen dazu für ein angenehmes Stimmungsbild, sei es die untergehende Sonne, ein Meteorschauer oder der Tanz der Polarlichter über dem Horizont. Und schließlich erlaubt es der Sternenprojektor auch, auf eine Zeitreise durch die Jahrtausende zu gehen und dabei südliche Sterne und Sternbilder aufleuchten zu lassen, die in mitteleuropäischen Breiten zu unseren Lebzeiten niemals über dem Horizont auftauchen.

Der kleine Kuppelsaal im Keller des Leonardo-da-Vinci-Gymnasiums ist das Herz des Planetariums. Unterhalb des kugelförmigen Hauptprojektors befinden sich auf einem runden Holzpodest Zusatzprojektoren.
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Costa Belibasakis

Mit dem DLR durch das Planetarium ̶ ein klasse Angebot für Klassen

Seit dem Jahr 1998 biete ich auch im DLR spezielle Führungen für das Nachwuchsprogramm des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) an, die von den Lehrkräften der Schulen im Köln-Bonner-Raum gern und häufig aufgegriffen wurden, insbesondere wenn astronomische Themen und Projektwochen auf dem Lehrplan standen. Die Corona-Pandemie zwang seit Frühjahr 2020 allerdings dazu, die DLR-Schulklassenführungen im Planetarium auszusetzen.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt widmet sich nach der Zwangspause nun wieder personell verstärkt und mit einem neuen Konzept den Planetariumsführungen für Schulklassen. Der Flyer dazu kann als Broschüre auf den Internetseiten der Nachwuchsförderung des DLR hier abgerufen werden. Das Verfahren, das Sternentheater in Köln- Nippes mit einer Schulklasse zu buchen, ist für interessierte Lehrkräfte denkbar einfach. Nach einem ersten Kontakt per Telefon oder E-Mail, bei der ein paar notwendige Angaben ausgetauscht und das Konzept der Führung besprochen werden, wird ein Termin und eventuell noch ein Ausweichtermin abgestimmt. Danach liegt es in der Verantwortung der jeweiligen Lehrkraft, den Hin- und Rücktransport für den vorgesehenen Tag zu organisieren und die Schüler und Schülerinnen auf die Führung inhaltlich vorzubereiten.

Raum mit einer Astronomischen Uhr, an der Vorderwand oben zu sehen; an der linken Seitenwand die Milchstraße in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen und an der rechten vorstehend ein Demonstrationsmodell der Keplerellipse.
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Costa Belibasakis

Hilfreich wäre es, wenn zudem das Kölner Schulamt im Rahmen seiner Koordinationsaufgaben für besondere pädagogische Projekte und Fördermaßnahmen auf das kostenfreie Angebot des DLR separat aufmerksam machen würde. Denn schließlich leben wir alle in einer weitgehend von Naturwissenschaft und Technik durchdrungenen Welt. Wo kann man für diese Themen mehr Wissbegierde wecken, wenn nicht in der Schule? Dort sollten Schülerinnen und Schüler auch verstehen lernen, dass die auf Mathematik beruhende Beschreibung der Natur im weitesten Sinne keine absoluten Wahrheiten vermittelt, sich aber auf durchaus mühsamen Wegen der Wirklichkeit so zuverlässig annähern kann, dass man etwas Wahres oder Brauchbares gefunden zu haben glaubt – und das wesentlich objektiver, als es in anderen Bereichen menschlicher Tätigkeit der Fall ist. Eine solche Einsicht kann dann im späteren Leben in einer Vielfalt von sich widersprechenden Meinungen und Gewissheiten zur Richtschnur werden, sich ein ‚besseres‘ Urteil zu bilden.

Die unbeschwerte Beschäftigung mit dem Weltall bietet Schülerinnen und Schülern – und nicht nur diesen – die Chance, die Persönlichkeit mit auf eine Perspektive hin zu entfalten, wie sie einst der große Physiker Carl Friedrich von Weizsäcker treffend formuliert hat: „Die Horizonterweiterung auf Milliarden Galaxien, auf Milliarden von Milliarden Sternen lehrt uns freilich, den Sinn der Welt nicht schlicht von der Erde aus zu beantworten.“ Die Schulführungen des DLR im Planetarium Köln-Nippes wollen dazu beitragen.

Informationen zum Wissenschaftsjahr 2023 auf DLR_next