Verwendung herkömmlicher Luftballons zur Beförderung wissenschaftlicher Nutzlasten

Wie hoch können Luftballons fliegen? Diese Frage stand zu Beginn einer Bachelorarbeit, in der die Eignung von gewöhnlichen Luftballons zur Beförderung einer miniaturisierten wissenschaftlichen Nutzlast untersucht wurde.

Im Rahmen von Projektarbeiten wurden an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) in der Vergangenheit bereits mehrere Stratosphärenballons mit wissenschaftlichen Nutzlasten gestartet. Diese waren zur Aufnahme detaillierter atmosphärischer Parameter sehr aufwändig konstruiert. Zum Start der Nutzlasten waren professionelle Stratosphärenballone notwendig, die groß und teuer sind. Im Anschluss an diese Missionen stellte sich regelmäßig die Frage, wie weit man die Ballone zur Reduzierung des Aufwands und der Kosten miniaturisieren kann. Dieser Fragestellung widmete sich nun Christoph Hauser, Bachelorand der Fakultät Elektro- und Informationstechnik, in seiner Bachelorarbeit.

Als Nutzlast wurde eine gekaufte Elektronik verwendet, die sehr klein und leicht gebaut ist. Diese schickt ihre Position, die Temperatur und den Luftdruck über einen kleinen Amateurfunksender an den Boden. Die Energieversorgung der Elektronik übernimmt dabei eine Miniatur-Solarzelle. Die Berechnungen zeigten, dass acht Ballone notwendig sind, um die Nutzlast bis auf etwa 10.000 Meter Höhe zu befördern.

Als Abschluss der Bachelorarbeit wurde der konzipierte Ballon bei sonnigem, windarmem Wetter von der OTH Regensburg aus gestartet. Alles verlief nach Plan, der Ballon sendete seine Daten, bis er in etwa 4.500 Metern Höhe verstummte. Nach einigen Stunden vergeblichen Wartens wurde er bereits abgeschrieben. Am Nachmittag meldete sich der Ballon dann plötzlich wieder – er war in der Nähe von Deggendorf bei der vorausberechneten Position gelandet und wurde am folgenden Tag von dort geborgen. Die anschließende Datenauswertung zeigte, dass der Ballon bis auf 9.047 Meter gestiegen war und damit die Erwartungen erfüllt hat.

Zur Freude aller Beteiligten war die Mission damit erfolgreich und die gewonnenen Erkenntnisse können für die Entwicklung weiter optimierter Miniaturnutzlasten verwendet werden.

Die notwendige Ausrüstung zum Empfang der Funksignale des Ballons.
Die notwendige Ausrüstung zum Empfang der Funksignale des Ballons. Foto: Prof. Dr. Michael Niemetz
Bachelorand Christoph Hauser zeigt die miniaturisierte Nutzlast, die der Ballon befördern soll.
Bachelorand Christoph Hauser zeigt die miniaturisierte Nutzlast, die der Ballon befördern soll.
Der konzipierte Ballon startete unter idealen Wetterbedingungen von der OTH Regensburg aus.
Der konzipierte Ballon startete unter idealen Wetterbedingungen von der OTH Regensburg aus. Fotos: Prof. Dr. Thomas Fuhrmann