Platz 1 beim Landeswettbewerb: Julian Mayer will hoch hinaus
Test Was sucht ein 14-jähriger Schüler in der Erdatmosphäre? Neue Erkenntnisse! Julian Mayer hat beim Landeswettbewerb „Jugend forscht junior“ Hessen im März dieses Jahres den ersten Platz im Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaften belegt. Die Jury würdigte insbesondere die hohe technische Qualität, die eigenständige Umsetzung sowie das große Potenzial seines Projekts für zukünftige Anwendungen in der Raumfahrt.
Der Jungforscher vom Bensheimer Goethe-Gymnasium hat ein Mehrkanal-Strahlungsmesssystem entwickelt, mit dem die Abschirmwirkung verschiedener Materialien unter realen Bedingungen untersucht werden kann. Ziel ist der Schutz von Astronauten und Bordtechnik vor kosmischer Strahlung. Denn Menschen sind im Weltraum einer deutlich höheren Belastung ausgesetzt, da hochenergetische Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit durchs All rasen und den Körper durchdringen. Das kann dauerhaft zu DNA-Schäden führen und das Krebsrisiko erhöhen. Denn ohne die schützende Atmosphäre und das permanente Magnetfeld wäre das Leben auf der Erde ziemlich gefährlich.
Julian Mayer will, dass die Astronauten von morgen sicherer reisen. Und auch die Raumfahrt ist an solchen Lösungen interessiert. Auf der internationalen Raumstation ISS wird mittels spezieller Detektoren seit vielen Jahren daran geforscht, wie man die Passagiere gegenüber der ständig auf sie einprasselnden Strahlung abschirmen kann. Eine große Herausforderung – auch für den Heppenheimer Nachwuchswissenschaftler, der im vergangenen Jahr bei den MINT-Erlebnistagen Explore Science der Klaus-Tschira-Stiftung in Mannheim den entscheidenden Impuls verspürte: Beim Wasserraketenwettbewerb ging es darum, dass der selbstgebaute Flugkörper samt Fallschirm möglichst lange in der Luft bleiben sollte. Seine Rakete segelte auf den ersten Platz. Danach wollte er noch höher hinaus. Knapp 40 Kilometer. In die mittlere Schicht der Erdatmosphäre. „Ich habe damals auch von der ESA-Mission MARE gelesen, die genau dieses Thema untersucht.“
Für die erste Datenerhebung wurde das selbst konstruierte Messsystem in einem Stratosphärenballon nach oben geschickt. An Bord nur Elektronik, Steuerungstechnik und Datenerfassungssoftware, die er eigenständig entwickelt und umgesetzt hatte. Zuvor wurde ein erfolgreicher Dunkeltest durchgeführt, bei dem das System einzelne Strahlungsereignisse gemessen hat. Spätestens in diesem Moment hatte sich das Vorhaben über ein reines Schulprojekt hinaus Richtung seriöse Wissenschaft bewegt. Die Entwicklung eines funktionierenden Messsystems war ihm dabei wichtiger als reine Materialvergleiche. „Die Methodik und die Grenzen der Messtechnik bilden die Grundlage, danach kann man nach den besten Materialien fragen.“
Der hohe technische Anspruch und der interdisziplinäre Ansatz hatten auch die Jury von „Jugend forscht“ überzeugt. Hinzu kam die erfolgreiche Umsetzung in der Praxis. Es brauchte aber auch eine Portion Eigeninitiative, um den Himmel zu stürmen: „Ich habe beim Regierungspräsidium Darmstadt zwei Startgenehmigungen eingeholt“, berichtet Julian Mayer bei einem Kurzvortrag in der Speedikon-Firmengruppe in Bensheim, die ihn bei seinem Projekt unterstützt hat.
Der Ballon mit rund zwei Metern Durchmesser flog bis nach München
Nach dem „Go“ vom RP konnte es losgehen. Der Ballon transportierte eine Materialbox mit Detektor, um die variierende Ionenstrahlung je nach Höhe aufzuzeichnen und zudem ihre Eigenschaften beim Durchdringen der Atmosphäre zu dokumentieren. Der Flugkörper mit rund zwei Metern Durchmesser hatte sein Volumen aufgrund des abnehmenden atmosphärischen Drucks in der Stratosphäre auf etwa 14 Meter aufgebläht. Die vorberechnete Flugroute entsprach fast genau dem tatsächlichen Kurs des Ballons, der Richtung Süden flog, dann nördlich von Stuttgart gen Osten drehte und auf einem verschneiten Acker bei München landete. „Ein emotionaler Moment“, sagt Julian Mayer, für den neben dem Wettbewerb vor allem die wissenschaftliche Auseinandersetzung im Vordergrund stand: „Mir war es wichtig, ein System zu entwickeln, mit dem man reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse erhält – nicht nur ein einzelnes Experiment.“