Regionalwettbewerb Jugend forscht 2019: Drei erste Plätze

Text und Bilder von Michael Winkhaus und Bernd Koch

„Sputnik-Schock“ und „Bildungsnotstand“ waren die Schlagwörter in den 1960er Jahren, als das deutsche Bildungssystem in der Kritik stand. Der damalige Stern-Chefredakteur Henri Nannen jedoch beließ es nicht bei diesen journalistischen Äußerungen, sondern startete eine gesellschaftlich breit angelegte Initiative, um den qualifizierten Nachwuchs an jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Deutschland zu fördern. Unter dem Motto „Wir suchen die Forscher für morgen!“ rief Nannen im Dezember 1965 erstmals zur Teilnahme an Jugend forscht auf In der diesjährigen 54. Wettbewerbsrunde meldeten neun Bundesländer wachsende Zuwächse bei den Anmeldezahlen. Insgesamt haben sich 12.150 Jungforscherinnen und Jungforscher mit 6.617 Arbeiten im Dezember 2018 angemeldet: Rekord!

Auch vom CFG können wir Rekordzahlen vermelden. Gleich 11 Schülerinnen und Schüler vom CFG hatten sich für den Regionalwettbewerb mit ihren Arbeiten (allesamt betreut von Bernd Koch und Michael Winkhaus) angemeldet.

Das erfolgreiche CFG-Jufo-Team von links nach rechts: Bernd Koch, Henri Wagner, Lukas Pajak, Ahmed Al Asadi, Thorben Huppertsberg, Moritz van Eimern, Jan-Miklas Gehla, Juliane Neußer, Philip Weinem, Franka Stallmann, Aileen Lehnert, Hendrik Tackenberg und Michael Winkhaus

Alle Teilnehmer vom CFG präsentierten ihre Forschungsarbeiten in hervorragender Weise beim Regionalwettbewerb der Region Bergisches Land, der am Samstag, den 23. Februar im Gründer- und Technologiezentrum Solingen ausgetragen wurde.

Gleich drei Arbeiten vom CFG wurden mit dem 1. Platz in ihrem jeweiligen Fachgebiet ausgezeichnet und konnten sich somit für den NRW-Landeswettbewerb vom 1.-3. April 2019 in Leverkusen qualifizieren. Das ist ein überragender Erfolg und bedeutet ebenso einen Rekord fürs CFG.

Die Erstplatzierten von links nach rechts: Jufo-Betreuer Bernd Koch, Lukas Pajak, Ahmed Al Asadi, Moritz van Eimern, Juliane Neußer, Betreuer Michael Winkhaus
Moritz van Eimern, Juliane Neußer, Lukas Pajak und Ahmed Al Asadi im Gespräch mit dem WDR. Ausschnitt der Sendung WDR Lokalzeit Bergisches Land am 13.3.2019
Artikel von Katharina Rüth. WZ-Ausgabe vom 15.3.2019
Cronenberger Woche 15/16.3.2019

1. Platz Technik und den Sonderpreis für einen besonders gut gelungenen Stand erhielt Lukas Pajak: Automatisierung einer Meteor-Kamera

Lukas Pajak (Platz 1 Technik): Automatisierung einer Meteorkamera

Seit 2009 steht auf unserem Schuldach eine Meteorkamera, die unsere damalige Astro-AG-Schülerin Sophia Haude konzipiert und gebaut hat. Der Betrieb war aber seitdem nur analog möglich, die Bilder wurden auf Diafilmen belichtet, per Hand musste die Kamera gespannt und per Zeitschaltuhr die Länge der Auslösezeit eingestellt werden. Aber nun kam Lukas: Fasziniert von der eigentlichen Projektidee, eine lückenlose Überwachung des Wuppertaler Nachthimmels zu ermöglichen und mit etwas Glück Meteore auf der Erde als Überreste von beobachteten Feuerkugeln zu finden, überlegte er sich ein Konzept für die volle Automatisierung des Kamerabetriebs. Dazu mussten natürlich alle Komponenten ausgewechselt werden und als Ziel setzte er sich: Automatisierte Anfertigung von nächtlichen Aufnahmen mit Upload auf den Schulserver, wobei ein Lichtsensor (gesteuert von einem Raspberry Pi (Einplatinencomputer) den Beginn, die Belichtungszeit und das Aufnahmeende am nächsten Morgen regelt. Daran ist schon so mancher Profi gescheitert, denn die meisten Meteorkameras im Europäischen Feuerkugelnetz werden immer noch per Hand bedient. Nicht aber bei Lukas: Sein System funktioniert nach Überwindung zahlreicher Hürden und Problemen mittlerweile einwandfrei.

1. Platz Physik und Sonderpreis „Umwelt“ für Ahmed Al Asadi

Energie ist der wichtigste Begriff in der Physik und auch mittlerweile das entscheidende Stichwort für die Zukunft der Industrie- und Wissenschaftsnation Deutschland. Um den Energiebegriff transparent am Beispiel der eigenen körperlichen Arbeit zu verdeutlichen, baute Ahmed ein Energiefahrrad. Er baute dazu eine Lichtmaschine aus einem PKW an ein altes, ausrangiertes Fitnessfahrrad, mit dem der Radfahrer durch sein Trampeln nun elektrische Energie selbst erzeugen kann. Um seine Leistung sichtbar zu machen, kann man über eine eigens dafür von Ahmed entwickelte und programmierte App verschiedene Verbraucher betreiben: insgesamt 6 Lampen mit je 50 Watt, einen Wasserkocher, eine elektrische Eisenbahn, eine Seilwinde zum Hochheben von Gewichten usw.

Ahmed Al Asadi erläutert sein Energiefahrrad

Um einen Vergleich zur Sonnenenergie zu ermöglichen, können die Geräte alternativ auch über Solarpaneele betrieben werden, so dass man einen unmittelbaren Vergleich zur verrichteten Arbeit der Sonne geboten bekommt. Beeindruckend war dann für die Besucher zu erfahren, dass die Wuppertaler Stadtwerke die 10-stündige harte Arbeit beim Trampeln auf Ahmeds Energiefahrrad doch nur mit ca. 30 Ct entlohnen (1 kWh = 1000 Wh = 100 W x 10 h). 

1. Platz Geo- und Raumwissenschaften für Juliane Neußer und Moritz van Eimern

Spektroskopische Vermessung der Sternwinde der Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen Sterne Deneb und P Cygni

Juliane Neusser und Moritz Van Eimern. Platz 1 im Bereich Geo- und Raumwissenschaften

Nicht alle Sterne der Milchstraße verhalten sich so relativ „friedlich“ wie unsere Sonne. Es gibt größere und heißere Sterne, wie beispielsweise Deneb, der helle Hauptstern im Sternbild Schwan. Dieser entwickelt von Zeit zu Zeit einen starken Sternwind und schleudert Plasma in den Weltraum. Juliane und Moritz vermaßen das Geschwindigkeitsprofil des Sternwindes von Deneb mit Hilfe des hochauflösenden Echelle-Spektrografen am 0,5m Planewave-Teleskop an unserer Sternwarte. Sie verglichen ihre Ergebnisse mit dem Spektralprofil des noch leuchtkräftigeren Sterns P Cygni, der Namensgeber dieser Klasse von Sternen ist. Eigene Messungen ergaben, dass die Strahlungsleistung von P Cygni bei der Wellenlänge H-alpha jene von P Cygni um das 128-fache übersteigt. Kurz gesagt: Unter diesen Bedingungen möchte man sich nicht in der Nähe dieses Sterns aufhalten…

Solingens Oberbürgermeister Tim Kurzbach im Gespräch mit Juliane Neusser

Alle unsere Arbeiten waren echte Hingucker und wurde ansprechend präsentiert. Die Jury und der Solinger Oberbürgermeister Tim Kurzbach zeigten sich sichtlich beeindruckt von der Themenvielfalt und der hohen Qualität der CFG-Arbeiten und würdigte dies ausdrücklich in einem Gespräch mit der CFG-Jufogruppe.

Besondere Würdigung des optisch besten Standes für
Franka Stallmann und Philip Weinem: Supernovae und Planetarische Nebel – Spektakuläre Endstadien der Sternentwicklung

Von links nach rechts: Philip Weinem und Franka Stallmann (Supernovae und Planetarische Nebel), Moritz van Eimern (Leuchtkräftige Blaue Veränderliche Sterne) und Aileen Lehnert (Farbenhelligkeitsdiagramme von offenen Sternhaufen)

Franka Stallmann und Philip Weinem befassten sich mit der Frage, aufgrund welcher Prozesse Sterne ihr Leben beenden. Sonnenähnliche Zwergsterne stoßen nach Aufbrauchen ihres Energievorrats ihre äußere Hülle verhältnismäßig sanft ab, enden als Weiße Zwerge und bilden einen sogenannten Planetarischen Nebel. Der „Kleine Hantelnebel“ Messier 76 aus dieser Klasse von Objekten wurde von Ihnen an der Sternwarte erfolgreich fotografiert und hinsichtlich der Erforschung seiner chemischen Zusammensetzung spektroskopiert. Massereiche Sterne explodieren spektakulär als Supernovae, wie beispielsweise jener „neue“ Stern, der im Jahr 1054 AD explodierte und den Krebsnebel Messier 1 bildete. Die filigrane Struktur des Supernovarests im Sternbild Stier wurde von den beiden am 0,5m Planewave-Teleskop der Sternwarte fotografiert.  


Aileen Lehnert

Erstellung eines Farben-Helligkeits-Diagramms der Sternhaufen NGC 7790 und NGC 7788

Sterne entstehen aus einem Gemisch von interstellarem Gas und Staub selten allein, sondern meistens in größeren Gruppen, die wir Sternhaufen nennen. Thema von Aileens Forschungsarbeit ist die Entfernung- und Altersbestimmung offener Sternhaufen. Dazu kalibrierte sie die verwendete CCD-Kamera STX-16803 sowie den Baader LRGB-Filtersatz, trug die gemessenen Helligkeiten und Farben der Sternhaufen im sog. Farben-Helligkeits-Diagramm gegeneinan-der auf und berechnete mit Hilfe von Annahmen zur interstellaren Extinktion Entfernung und Alter der genannten offenen Sternhaufen.

Aileen Lehnert

Henri Wagner und Hendrik Tackenberg

Die Bestimmung der Entfernung des Zwergcepheiden AE UMa

Woher wissen wir eigentlich, wie weit die Sterne von uns entfernt sind? Schließlich sind interstellare Reisen innerhalb unserer kurzen Lebensspanne nicht möglich. Mit Hilfe ausgeklügelter, indirekter Verfahren, von denen eines auf das andere aufbaut, ist es dennoch möglich, bis fast zum Rand des Universums vorzudringen.

Henri Wagner (links) und Hendrik Tackenberg

Henri Wagner und Hendrik Tackenberg bedienten sich einer Methode, die Edwin Hubble erstmals im Jahr 1923 auf eine spezielle Klasse von Sternen in der Nachbargalaxie Andromedanebel anwandte, um dessen Entfernung zu bestimmen. Fast 100 Jahre nach Hubble griffen die beiden Jungforscher das Thema auf und nahmen den Pulsationsveränderliche Stern AE UMa im Sternbild Großer Bär zum Ziel. Mit Hilfe der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung wurde die Entfernung zu diesem Stern bestimmt. Dazu wurde die Lichtkurve des Veränderlichen Sterns mit Hilfe der STX-6803 CCD-Kamera am 0,5m Planewave-Teleskop aufgenommen und ausgewertet.

Jan-Miklas Gehla und Torben Huppertsberg

Astronomische Standortbestimmung mit einem selbstgebauten Pendelquadranten

Auch im Zeitalter der Satellitennavigation sind Kenntnisse zur astronomischen Ortbestimmung überlebenswichtig. Wie fänden wir uns zurecht, wenn aufgrund von Stromausfällen eine GPS-Navigation mit Smartphone ausfiele? Jan-Miklas (links im Bild) und Torben wählten eine Navigationsmethode mit Hilfe eines Pendelquadranten und einer präzisen Uhr. Sie vermaßen Kulminationshöhe und Zeitpunkt des Meridiandurchgangs des Sterns Altair und errechneten daraus die geografischen Koordinaten des Beobachtungsortes an der Sternwarte des CFG.

Jan Miklas Gehla (links) und Torben Huppertsberg mit Ihrem Pendelquadranten

ZfP-Sonderpreis der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V.

Der Pendelquadrant wurde mit großer Unterstützung und vor Ort bei der Remscheider Firma C.A. Picard angefertigt. Die beiden Jungforscher erhielten den ZfP-Sonderpreis der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V.