Uschis in Space

Welches Kind hat nicht mal davon geträumt, als Astronaut ins All zu fliegen? Durch einen Wettbewerb der ESA (Europäische Weltraumorganisation) bekamen wir die Möglichkeit von der ISS aus (der Internationalen Raumstation, die um die Erde kreist) Aufnahmen unseres Planeten zu machen – ohne dabei selbst im Weltraum zu sein. 

Ende Oktober 2017 stellte Frau Dr. Oesterle die European Astro Pi Challenge in den vierstündigen Physikkursen der Kursstufe 1 vor. Dieser Wettbewerb wurde von der ESA ins Leben gerufen und richtet sich an Schüler und Schülerinnen aller Altersklassen aus den Mitgliedsstaaten der ESA. Ziel ist es, eine eigens entworfenen Problemstellung auf der Raumstation ISS, die in 400 km höhe um die Erde kreist, umzusetzen. Zu diesem Zweck wurden vor drei Jahren zwei kleine Computer, sogenannte Astro-Pi, auf der ISS installiert. Astro-Pi steht für einen Raspberry-Pi mit einer speziellen Vorrichtung aus verschiedenen Sensoren, einm kleinem Display und einer Kamera.

In den einzelnen Wettbewerbsstufen geht es zunächst um die Bewerbung mit einer eigenen Projektidee, in zweiten Schritt muss der zugehörige Code programmiert werden, danach folgt die eigentliche Durchführung des Experiments auf der ISS und abschließend die Datenauswertung.

Wir fünf Schülerinnen der 11. Klasse des St. Ursula Gymnasium (Projektname "Uschis") waren sofort Feuer und Flamme und überlegten uns, ob wir lieber ein Projekt mithilfe der Sensoren innerhalb der ISS durchführen wollen oder ob wir die Kamera an Bord nutzen wollen, die mit Blick auf die Erde ausgerichtet ist. Schnell war klar, dass die Möglichkeit, die Erde selber zu fotografieren, am faszinierendsten war. Diese Kamera hat eine wichtige Besonderheit. Handelsübliche Kameras enthalten einen Infrarotfilter, der dafür sorgt, dass ihre drei Kanäle nur sichtbares Rot, Grün und Blau aufnehmen und kein infrarotes Licht. Dieser Infrarotfilter wurde bei der Astro-Pi Kamera durch einen Blaufilter ersetzt, so dass die Kamera (nahes) Infrarot statt sichtbarem Rot, sowie sichtbares Grün und Blau registriert.

Nach dieser Bewerbungsstufe wurden wir zur zweiten Runde zugelassen und sollten nun einen Code schreiben, der danach so auf der ISS laufen sollte. Dazu mussten wir uns mit der Programmiersprache Python vertraut machen, wobei ein Kriterium der ESA die Datenreduzierung war. So nahm unser Programm nur Bilder am Tag und über Land auf, da wir letztlich nur diese Bilder brauchten. Nach einer stressigen Endphase hatten wir alle Hindernisse überwunden, konnten den Code an die ESA schicken und wurden für die Messungen zugelassen.

Am 8. Mai 2018 erhielten wir schließlich unsere lang ersehnten Daten. Diese umfassten 56 Bilder von verschiedenen Kontinenten und außerdem eine von unserem Programm erstellte Liste mit den Koordinaten, wo diese aufgenommen worden waren. Wir hatten nun einen Monat Zeit, um die Bilder auszuwerten und den Abschlussbericht zu schreiben. Für die Auswertung nutzten wir das Programm Matlab, das wir mit Hilfe von Prof. Bodo Bookhagen aus Potsdam und einem Experten von Matlab bewältigten. Anfang Juni war dann auch der Abgabetermin, zu dem wir knapp fertig wurden. Gerne hätten wir noch viel mehr gemacht. 

Insgesamt war es ein riesiger Erfolg, dass wir überhaupt in die letzte Runde der Astro Pi Challenge gekommen sind. Der Wettbewerbserfolg hat uns nicht nur fachlich weitergebracht. Herzlichen Dank in diesem Zusammenhang ganz besonders an unsere Lehrerin, Frau Dr. Oesterle, für die immense Unterstützung und die ungezählten Stunden Arbeit, Herrn Prof. Bookhagen für die Hilfestellung mit Matlab und der Schulleitung für ihr Entgegenkommen. Danke auch der Badischen Zeitung und Radio Regenbogen für das mediale Interesse und die Berichte über unser Projekt.

Caroline Adam, Nicole Anton George, Antonia Münchenbach, Hannah Sondermann, Henrike Zimmermann K1