23.11.2018 | Universität | Umwelt & Materie

Kometen basteln mit dem CSH

Jugendliche für Technik und Naturwissenschaft zu begeistern – das war das Ziel des TecDay an der Kantonsschule Frauenfeld. Mit dabei war auch das Center for Space and Habitability CSH der Uni Bern, das mit den Gymnasiasten und Gymnasiastinnen sogar Kometen herstellte.

Von Sylviane Blum

«Im Banne des Alls: Reise zu Planeten und Kometen – dieser Titel hat mich sofort angesprochen, denn alles was mit Astronomie, Kosmos und Planeten zu tun hat, interessiert mich», sagte die Gymnasiastin Shana. So war ihre erste Wahl rasch getroffen, als sie wie die anderen Schülerinnen und Schüler der Kantonsschule Frauenfeld drei Module aus insgesamt 40 aussuchen durfte, die sie am TecDay ihrer Schule am 15. November 2018 besuchen konnte.

«Schweizer Flagge» flog zum Mond  

Im ersten Teil des Moduls des Center for Space and Habitability CSH erzählte Kursleiter Timm Riesen, wie vor über 50 Jahren die Erfolgsgeschichte der Berner Weltraumforschung losging. «Am 27. Oktober 1967 startete eine 5.6 Meter lange und rund 600 Kilogramm schwere Zenit-Rakete der Schweizer Firma Contraves mit Berner Instrumenten an Bord», so Riesen. Aus heutiger Sicht sei das zwar eher unspektakulär, aber zur damaligen Zeit eine Höchstleistung. In nur wenigen Monaten hatten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nämlich Druckmessgeräte entwickelt, die klein, leicht und robust genug waren, um die Strapazen des Raketenstarts zu überstehen.

Weniger als zwei Jahre danach wurden die Berner Weltraumforschenden weltberühmt, als das «Solar Wind Composition» (SWC) Experiment mit der Apollo-11-Mission zum Mond flog – es war das einzige nicht US-amerikanische Experiment der Mission. Riesen brachte die Schülerinnen und Schüler zum Staunen: «Dieses Experiment mit dem Spitznamen ‘Schweizer Flagge’ wurde auf dem Mond sogar noch vor der US-Flagge vom Astronauten Buzz Aldrin ausgerollt.» Die Aluminiumfolie fing Sonnenpartikel ein, die später in Berner Labors mit speziell entwickelten Massenspektrometern analysiert wurden.

Ab in die Tiefen des Weltraums

Mit der Entwicklung der Technik in der Raumfahrt verlagerte sich das Forschungsinteresse in die Tiefen des Weltraums. «Berner Physikerinnen und Physiker trugen mit Massenspektrometern und hochauflösenden Kameras bei zur Untersuchung der Venus, des Mars und sogar von Kometen wie Halley und 67P/Tschurjumow-Gerasimenko», so Riesen. «Und auch zum Merkur sind wir unterwegs: Vor knapp vier Wochen ist die Raumsonde BepiColombo der ESA ins All geschossen worden mit Berner Instrumenten an Bord.» Im Sommer 2019 wird das Berner CHEOPS-Weltraumteleskop in eine Erdumlaufbahn gebracht, um neue Erkenntnisse über Planeten in fremden Sonnensystemen zu liefern. Und für 2022 ist die JUICE-Mission der ESA zu Jupiters Eismond mit Instrumenten der Universität Bern an Bord in Vorbereitung. Staunend meinte der Schüler Joël: «Ich interessiere mich sehr für die Entstehung des Sonnensystems und des Alls sowie für die Herkunft des Lebens. Aber ich wusste nicht, dass die Schweiz so stark an der Erforschung dieser Themen beteiligt ist.»

Von echten und selbstgemachten Kometen

Bevor es zur Herstellung von selbstgemachten Kometen ging, erzählte Riesen von der zehnjährigen Reise der Rosetta Sonde der ESA zum Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko. «Erstmals konnte eine Sonde in die Umlaufbahn eines so kleinen Himmelskörpers gebracht werden. Zwei Jahre lang begleitete Rosetta den Kometen während er sich der Sonne annäherte und wieder von ihr entfernte», so Riesen. Dabei erwärmte sich der vorher tiefgefrorene «schmutzige Schneeball» und setzte Gase frei, die die zwei Berner Massenspektrometern an Bord «erschnüffeln» konnten. Im September 2016 wurde die Rosetta-Mission durch den gezielten Aufprall der Sonde auf dem Kometen beendet. Die Auswertung der gewonnenen Daten wird noch ein weiteres Jahrzehnt in Anspruch nehmen.

Ausgerüstet mit Schutzbrillen und Handschuhen stellten die Jugendlichen schliesslich ihre eigenen Mini-Kometen her. In einen Plastiksack füllten sie 250 Milliliter Wasser und gaben als Mineralstoffe wenig Blumenerde und ein paar Tropfen Sojasauce hinzu, die für die 0,1 Prozent organisches Material, das ein Komet enthält, «herhalten mussten». Fein gestampftes -78 Co kaltes Trockeneis hinzugefügt, das Ganze mit einem Löffel verrührt und die gefrierende Masse zu einem Kometen fest zusammengepresst – fertig waren die Mini-Kometen. Den gefrorenen schwarz-weissen «Klumpen» brauchten die Jugendlichen nur leicht anzuhauchen, um den Einfluss der Sonne nachzuahmen, und schon entwich Dampf.

Um den Vorgang zu beschleunigen, gossen sie heisses Wasser auf ihre Kometen, die mit Zischen und Sprudeln vergasten, schrumpften und schwärzer wurden wie echte Kometen, die sich auf ihrer Flugbahn immer wieder der Sonne nähern und ihre flüchtigen Bestandteile verlieren bis sie gänzlich schwarz sind.

Die Jugendlichen waren begeistert vom Weltraum-Modul: «Das Hintergrundwissen war verständlich erklärt und das praktische Experiment machte Spass», sagte Kanti-Schüler Patrick. Mehrere Jugendliche erzählten, dass sie während zwei Semestern eine Stunde pro Woche Astronomie gewählt haben, dieser Unterricht aber nicht so praxisorientiert sei wie dieses Modul am TecDay. Allgemein wünschten die Jugendlichen «mehr über Universum und Astronomie im Grundunterricht und dass somit nicht nur die Erde, die etwa in der Geografie zum Zuge kommt, behandelt würde.»

CENTER FOR SPACE AND HABITABILITY (CSH)

Die Mission des Center for Space and Habitability (CSH) ist es, den Dialog und die Interaktion zwischen den verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen zu fördern, die sich für die Entstehung, Entdeckung und Charakterisierung von fremden Welten, die Definition des Lebens und der Suche nach ihm an anderer Stelle im Universum interessieren. Zu den Mitgliedern und Partnern gehören Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Astrophysik, Astronomie, der Atmosphären-, Klima- und Planetenforschung, der Geologie und Geophysik, der Biologie, der Chemie und Philosophie. Durch interdisziplinäre Vernetzungen entwickeln sie gemeinsam neue Forschungsperspektiven.

Technologisierte Welt benötigt Technik-Bildung

Die TecDays sollen Jugendliche verstärkt für technisch-naturwissenschaftliche Themen sensibilisieren und interessieren. Organisiert werden die TecDays von der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften SATW. Sie setzt sich für eine umfassende Technik-Bildung ein und unterstützen dazu die Gymnasien: Während eines TecDay besuchen alle Gymnasiastinnen und Gymnasiasten interaktive, technisch-naturwissenschaftliche Module, welche Einblick in die Praxis geben und Diskussionen mit Fachleuten ermöglichen. Ein besonderes Anliegen der SATW ist die Förderung von Mädchen in Technik und Naturwissenschaft.

Zur Autorin

Sylviane Blum arbeitet am Center for Space and Habitability (CSH) als Public Relations Officer und hat am TecDay mit den Jugendlichen die Mini-Kometen hergestellt.