Erfolgreicher Moonbounce – Eine Reise zum Mond und zurück

„Ein kleiner Schritt für die Menschheit – ein großer Schritt für das Liborius-Gymnasium.“

Am 6.5.2024 um 7:52:32 UTC (9 Uhr 52 MESZ) erschien unser Signal aus dem Rauschen der Mondoberfläche auf dem Spektrum des Radioteleskops in Effelsberg. Auf unserem Weg zum 100-Meter-Spiegel des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Effelsberg (Eifel) legten wir eine Strecke von 718.076 Kilometern zurück. Eine langwierige und sorgfältig vorbereitete Mission fand damit erfolgreich ihren Abschluss. Doch nun Genaueres zum erfolgreichen Moonbounce-Experiment.

Ankunft der Wissenschaftler aus Bonn und Siegen
Vorbereitung der Workshops

 

 

Am Sonntag, dem 5. Mai, einen Tag vor unserer Veranstaltung, trafen Frau Tegethoff vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie Bonn und Herr Hardenacke vom Fachbereich Physik der Universität Siegen wohlbehalten nach einer langen und anstrengenden Anfahrt auf dem Schulhof des Liborius-Gymnasiums ein. Sie brachten die gesamte technische Ausrüstung für unser Moonbounce-Experiment mit: den Spiegel, die Sendeanlage und natürlich die Materialien für die Workshops. Im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2023 unter der Initiative „Moonbounce – eine Reise zum Mond und zurück“, haben das Max-Planck-Institut in Bonn und der Physikdidaktik der Universität Siegen die technisch aufwendige Sendeanlage und die didaktischen Materialien entwickelt und ausgearbeitet. Am frühen Abend wurden die Workshopräume eingerichtet und der Sender an dem vorbereiteten Standort am Sportplatz installiert.

Ein Tag später, um 7:30 Uhr am Montag, begannen die aktiv Beteiligten mit den letzten Vorbereitungen der Bühnentechnik. Der Spiegel und der Sender wurden auf dem Sportplatz aufgebaut und aufgrund des bewölkten Himmels nach terrestrischen Markierungspunkten ausgerichtet. Die Herausforderung bestand darin, den nur 0,5 Grad großen Mond am Himmel in die etwa 10 Grad breite Antennenöffnung einzustellen.

Technikteam in der Aula

Aufbau und Ausrichtung des Sendespiegels

"Der Mond ist aufgegangen..."

Pünktlich um 9 Uhr begann die Veranstaltung mit einem in diesem Jahr sehr populären szenischen Bild
„Zwei Männer in Betrachtung des Mondes“. Abweichend von Caspar David Friedrichs Motiv führten hier Frau und Herr Home einen „romantischen“ Dialog über die Erreichbarkeit des Mondes und den dort wohnenden Mann.

Kurze Zeit später erhellte der Bühnenspot die auf der Startrampe vorbereitete Saturn-V-Rakete. Die Titelmelodie aus dem Filmepos „Apollo 13“ von James Horner, begleitet von der Aufzeichnung des Original-Countdowns der Apollo-11-Mission der NASA 1969, erzeugte bei den anwesenden Gästen ein Gänsehautfeeling. Pünktlich mit der Ansage: „11, 10, 9, ignition sequence starts…“ zündeten die fünf Rocketdyne H-1-Triebwerke der ersten Stufe. An diesen „Special Effects“ hatte die AG Amateurfunk und Elektronik lange gearbeitet. Insgesamt 48 rot-orange Super-Bright-LEDs erhellten die Startrampe der Rakete. Planmäßig flackerten die Triebwerke unter Einsatz unserer Bühnen-Nebelmaschine bis zum Startkommando: „all engines running – Lift-OFF!“ Die Illusion war perfekt. So mancher wurde von unserer LEGO-Saturn-V-Rakete im Maßstab 1:100 in das historische Ereignis des Jahres 1969 zurückversetzt.

Start der Saturn V um 7:00 UTC

Video der Startsequenz

Eröffnung der Veranstaltung durch Friederike und Nils

Nachdem sich der Triebwerksrauch verzogen hatte und das Tageslicht die Zuschauerplätze wieder erreichte, eröffneten Friederike und Nils die Veranstaltung „Moonbounce“ mit der Begrüßung der Gäste. Die Liste war entsprechend lang. Besonders freuten wir uns über die Anwesenheit von Frau Tegethoff vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie Bonn und Herrn Hardenacke von der Sektion Physikdidaktik der Universität Siegen. Beide Institutionen ermöglichten uns ein solches Moonbounce-Ereignis im Rahmen des Wissenschaftsjahres überhaupt erst. Aber auch der Oberbürgermeister unserer Stadt, Herr Dr. Reck, folgte gern unserer Einladung in die Aula. Unser Schulleiter Herr Kraft, konnte leider nicht persönlich anwesend sein und richtete sich mit einer Grußbotschaft an die Gäste und Akteure unsere Veranstaltung.

So spektakulär ein Raketenstart auch ist – die Schülerinnen und Schüler der Astronomiekurse, des Leistungskurses Physik, der Gruppen des Freien Lernens und der AG Amateurfunk und Elektronik wollten die Zuschauer auf eine fachliche Reise zum Thema Mond und Moonbounce mitnehmen. In den folgenden 60 Minuten erfuhren unsere Gäste viel Wissenswertes zur Apollo-11-Mission, der zweiten kosmischen Geschwindigkeit, der Entstehung und Physik des Mondes, zum Dopplereffekt, der Signaldämpfung und vielem mehr. Dabei wurde auch der Einfluss des Mondes auf Literatur, Kunst und Musik beleuchtet und nicht zuletzt ein kritischer Blick auf Aberglauben und Werwölfe geworfen. Die Zeit bis zum Erstkontakt verging wie im Fluge.

Der Aufbau der Saturn V Rakete	Einblicke in Details der Mondoberfläche
Theorien der Entstehung des Mondes	Der Mond in Kunst, Literatur und Musik
Werwölfe und andere Mondmythen	Schwingungen, Frequenzen und Wellen
Dämpfung von Signalen beim Moonbounce	Der Dopplereffekt am Mond

Um 9:52 startete Till unter den erwartungsvollen Augen des Publikums die Kommunikation zum Spiegel auf unserem Schulhof. „DK0LG - sind wir bereit für den Start des Moonbounce-Experimentes?“ Nach dem „go“ des Sendeteams wurde der Countdown heruntergezählt. Das Publikum in der Aula zählte die Sekunden bis zum Eintreffen unseres Signals in Effelsberg. Circa 7 Sekunden mussten vergehen, bis sich im Spektrum des Radioteleskops, das zu diesem Experiment exklusiv in unsere Aula übertragen wurde, ein scharfer, sehr deutlich aufsteigender Peak ausbildete. Nach dem Verklingen des Beifalls fragten sich Friederike und Nils, warum das so lange gedauert hat. Müsste die Lichtlaufzeit nicht nur etwa 2,6 Sekunden betragen? Eine kompetente Antwort auf diese Frage erhielten wir dann noch in dieser Veranstaltung.

Unser Signal nach 800.000 km Wegstrecke

Live-Video unseres Moonbounces

Zuerst zeigte uns eine Gruppe des Physikleistungskurses, wie man die Lichtgeschwindigkeit mit einem (präparierten) Mikrowellenofen, etwas Scheiblettenkäse, einem Lineal und natürlich mit Kenntnissen in Physik auf immerhin ein Prozent genau bestimmen kann. Unsere Botschaft nach Effelsberg wurde dann in einer zweiten Startsequenz codiert in Morsecode vorbereitet und gesendet. Die sehr langsamen Morsezeichen bildeten sich sichtbar im Spektrum des Radioteleskops aus:

 ._..    ..    _…   _ _ _         ..   _ _      ._   ._..   ._..  (Libo im All).

Stehende Wellen in der Mikrowelle	Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit
Morsecode - der älteste Digitalcode	"Libo im All" - unsere Botschaft

Frau Tegethoff und Herr Hardenacke über das Projekt "Moonbounce"

Höhepunkt war der Beitrag von Frau Tegethoff, der viel Wissenswertes über die Aufgaben des MPI für Radioastronomie in Bonn und über die Moonbounce-Initiative im Rahmen des Wissenschaftsjahres übermittelte. Das Wecken der Begeisterung junger Menschen für Wissenschaft und Forschung sei das Hauptziel der Aktion. Dafür wartete das Institut in Bonn mit einem weiteren Highlight auf, eine Direktschaltung zum Kontrollzentrum des Radioteleskops in Effelsberg. In einer spannenden Videokonferenz konnten unsere Moderatoren Friederike und Nils für das Publikum interessante Fragen an den Leiter der Empfängertechnik in Effelsberg, Herrn Polch, richten. Dabei wurde auch die Dauer der Signallaufzeit geklärt. Unser extrem ausgedünntes Signal vom Mond beträgt nur den Bruchteil eines Femtowatts (0,0000000000000005 W). Um das überhaupt sichtbar zu machen, integriert man in Effelsberg die empfangenen Signale zeitlich. Der Rest der Verzögerung ist auf die Infrastruktur der Datenanalyse und Prozesse im Internet zurückzuführen.

Videokonferenz mit Effelsberg

Dankeschön an die Akteuere

Allen Beteiligten möchte ich an dieser Stelle noch einmal ein herzliches Dankeschön aussprechen. Ohne Frau Tegethoff (MPI für Radioastronomie in Bonn) und Herrn Hardenacke (Universität Siegen), die den weiten Weg nach Dessau auf sich genommen haben, wäre die Veranstaltung und das Experiment nicht möglich gewesen. Großer Dank gilt auch den Funkamateuren Dietmar (DL4HWO), Hans (DG1HVL), Alexander (DD5DX), Andreas (DG0HAB), Andreas (DL5CN) und nicht zuletzt unserem Hausmeister Herrn Körting, Frau Maack, dem Veranstaltungstechniker Herrn Roye und Constantin, sowie unserem Technikteam der Schule und allen aktiven Schülerinnen und Schülern.

Die vollbesetzte Aula

Abschlussfoto des Moonbounce - Teams

Missionskuchen und Torte sind Tradition

Unsere ehemalige Sekretärin Frau Schicht begleitete uns bisher bei jedem spektakulären Ereignis. Auch anlässlich unseres Moonbounce - Experimentes erschien sie zusammen mit ihrem Mann als Ehrengast in unserer Aula. Zur großen Freude unseres Teams überreichte sie am Ende der Veranstaltung eine liebevoll gestaltete "Moonbounce" - Torte. Auch unsere Moderatorin Friederike steuerte einen der Mondoberfläche sehr ähnlichen leckeren Kuchen bei. Der Fotograf musste sich mit diesem Schnappschuss ordentlich beeilen.

Was wird die nächste Aktion der AG Amateurfunk und Elektronik sein? Der Mensch ist ein Entdecker, er steckt sich immer neue Ziele ab. Warten wir es ab.

J. Home DK0LG – Schulstation des Liborius-Gymnasiums

Sendeexperimente über 800.000 km Entfernung

MDR Fernsehen - Moonbounce am Liborius-Gymnasium
 

RAN1 Fernsehen - Reise zum Mond und zurück