Dokumentation des Projekts

Aufgabenstellungen

Die MINT-Girls haben nun über sieben Monate hinweg Workshops, Vorlesungen, Praktika, Recherchen, Kurse etc. aus den bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik besucht. Sie haben eigene Roboter gebaut und programmiert. Nun bekommen sie vier Aufgaben gestellt:

1. Der Mond ist ein kalter Trabant. Vor über einer Milliarde Jahren kühlte er sich ab - so die gängige Lehrmeinung. Aber: Sarah Braden et. al. von der Arizone State University veröffentlichte 2014 in Nature Geoscience einen Artikel über irreguläre Mareflecken in der Nähe des Aristarchuskraters, die darauf hindeuten, dass es noch in deutlich jüngerer Zeit Vulkanakivitäten auf dem Mond gegeben haben muss.
   Aufgabe 1: baut den Roboter so um, dass er mit thermischen Sensoren Vulkanaktivitäten detektieren kann!
2. Die Erde hat einen flüssigen Eisenkern. Aufgrund von Rotation und Strömungen gegenüber der festen Erdkruste entsteht so ein "Geodynamo", der das Magnetfeld der Erde mit Nord- und Südpol erzeugt.
   Der Mond verfügt über kein globales Magnetfeld, er ist im Inneren fest. Dennoch können Magnetfelder auf der Mondoberfläche detektiert werden, die von den obersten Gesteinsschichten herrühren.
   Aufgabe 2: baut den Roboter so um, dass er beim Fahren den zeitlichen Verlauf des lokalen Magnetfeldes Detektieren und auf einer Matrix anzeigen kann.
3. Der Roboter auf dem Mond muss gesteuert werden können.
   Aufgabe 3: Setzt drei Varianten der Ansteuerung um!
4. • mit Handy
   • mit einem umgebauten Joystick
   • Sprachsteuerung
5. Aufgabe 4: Analysiert das Mondgestein mittels der Optischen Spektroskopie!

01.-03.11.15 - Workshop

Der Workshop in den Herbstferien: drei Tage harte Arbeit! Die Roboter wurden umgebaut, Erweiterungen angebracht, neue, zusätzliche Sensoren montiert. Anschließend wurde programmiert: die Teilnehmerinnen hatten vier Aufgaben zu bewältigen, jeweils in Zweiergruppen sollten den Robotern "beigebracht" werden, wie sie die Herausforderungen zu meistern hatten.

Übernachtet wurde in der Jugendherberge, gegessen in der Mensa!

30.10.15 - Triangulierung und Kartographie

Prof. Clara Löh (Fachwissenschaft) und Prof. Stefan Krauss (Didaktik) hielten den Workshop für mathematische Grundlagen im Bereich Triangulierung und Kartografie: wie kann eine Landschaft vermessen und aufgezeichnet werden? Warum spielt das Dreieck hier eine entscheidende Rolle? Wie funktioniert GPS?

All das sind wichtige Grundlagen, damit die Girls später ihre Roboter entsprechend programmieren können.

16.10.15 - Digitale Bildverarbeitung

Am Freitag durften die Teilnehmerinnen an der OTH Amberg-Weiden die Bildbearbeitung am PC näher kennen lernen. Hr. Prof. Dipl. Designer Martin Frey zeigte den Jugendlichen den Unterschied zwischen pixel- und vektororientierten Bildern. Eine einführende Teamübung, bei der die Schülerinnen sich vorstellen mussten Bilder an die eine Raumstation zu versenden, brachte den Unterschied zwischen vektor- und pixelbasierten Bildern in der Theorie näher. Im Anschluss wurden am PC die Unterschiede in verschiedenen Übungen erprobt und sichtbar.

02./03./09./10.10.15 - Bau der Mondlandschaft

Bettina Wirth, Masterstudentin der Fakultät für Kunsterziehung, unterstützte die MINT-Girls beim Bau der Mondlandschaft.Auf einem dreiteiligen, knapp fünf Quadratmeter großen Tisch wurden Mondberge und Krater modelliert. Aber diese Mondlandschaft kann noch mehr: damit die Roboter später ihre Suche nach Bodenschätzen, Oberflächenmagnetfeldern, erloschenen Vulkanen etc. erfolgreich durchführen können, wurde die Landschaft entsprechend präpariert.

Am Schluss wurde noch eine Beleuchtung integriert, die von außen gesteuert unterschiedliche Effekte und Farbkompositionen liefern kann.

26.09.2015 - Postersession "Autarke Energiesysteme"

19.09.2015 - Bau des Roboters

Die MINT-Girls bauten heute ihre eigenen Roboter auf - basierend auf der Arduino-Plattform mit einem Motor-Shield und einem Servo, auf dem eine Infrarot-Reflexlichtschranke später Distanzen messen kann. Dieser Roboter wird im Verlauf des Projekts Moon-Walk später erweitert und modifiziert werden.

24.-26.07.2015 - Ein Wochenende an der Sternwarte

Von Freitag Nachmittag bis Mitternacht und von Samstag Nachmittag bis Mitternacht haben die MINT-Girls die Sonne, den Mond und den Jupiter fotografiert. Sie lernten, dass keine Farb-, sondern schwarz- /weiss- Photos, die mit drei Farbfiltern aufgenommen wurden, gemacht werden müssen. Außerdem wird nicht eine Aufnahme, sondern eine Kaskade von Aufnahmen gemacht, um über eine Mittelwertbildung das Signal-Rausch-Verhältnis - und damit die Qualität des Photos - zu verbessern.

Die digitale Bildbearbeitung ist also ebenfalls ein großes und wichtiges Kapitel in der Astroniomie. Von der Sternwarte Regensburg waren Natalie, Christine, Veronika, Torsten und Sven kompetente Begleiter der MINT-Girls.

Auch die Mittelbayerische Zeitung war dabei und berichtete über das Wochenende:

Der Samstag Nachmitag wurde ebenfalls intensiv genutzt: die Teilnehmerinnen besuchten einen interaktiven Workshop zum Thema Präsentationstechnik unter der Leitung von Michelle Platt. Ausgerüstet mit Wissen über Präsentationsmittel oder Bestandteile wie Mimik, Gestik, Stimme und Interaktion sowie über den strukturellen Aufbau eines Vortrages oder Posters bekommen die MINT-Girls ihre Aufgabenstellung über die großen Ferien:

Welche Möglichkeiten gibt es, einen Forschungsroboter auf dem Mond mit Energie zu versorgen? Wie kann man aus den auf der Mondoberfläche vorgefundenen Gegebenheiten (z.B. starke Temperaturschwankung) elektrische Energie "gewinnen"?

Nach den Sommerferien werden vier Gruppen à vier MINT-Girls einen Postervortrag mit den Ergebnissen ihrer Recherchen halten...

17.07.2015 - Spektroskopie

Die Spektroskopie ist eine Analysemethode, die insbesondere in der Physik und Chemie Anwendung findet. Mit ihr wird die Intensität von Licht in Abhängigkeit von seiner Wellenlänge gemessen und grafisch dargestellt. Das durch das zu untersuchende Medium transmittierte oder von ihm reflektierte oder vom Medium emittierte Licht hat ein charakteristisches Spektrum, so dass Rückschlüsse auf die chemischen Elemente, zu denen die Atome des untersuchten Mediums gehören, eindeutig identifiziert werden können.

Nach einem einführenden Vortrag von Helene Plank, Doktorandin in der Arbeitsgruppe Ganichev, untersuchten die Teilnehmerinnen mit Helene verschiedene Sunbstanzen (z.B. Nagellack) mittels der FTIP (Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie). Im Anschluss untersuchten sie bei Dr. Stephan Giglberger mittels der Optischen Spektroskopie im sichtbaren Bereich das Sonnenspektrum, Glühbirnen, Spektrallampen, LEDs und eine Energiesparlampe.

10.07.2015 - Sternwarte

Die erste Veranstaltung an der Sternwarte Regensburg. Die Teilnehmerinnen bekamen einen kurzen und spannenden Vortrag über die Sternwarte von Veronika Schmid, einer der ehrenamtlichen MitarbeiterInnen der Sternwarte - und zugleich Ex-MINT-Girls der letztjährigen Veranstaltung. Sven Seeberg, Natalie Karban und Torsten Bendl zeigten den Teilnehmerinnen die verschiedenen Teleskope, die der Warte zur Verfügung stehen.
Das Wetter war wunderbar, der Himmel wolkenlos: über ein spezielles Filter konnten die MINT-Girls durch die Teleskope die Sonne beobachten, die Sonnenflecken und Protuberanzen (Plasmawolken).

01.07.2015 - Einführung in die Roboterprogrammierung

Prof. Dr. Christoph Skornia (OTH Regensburg, Fakultät Informatik) gibt eine kleine Einführung in die Informatik. Was ist ein Algorithmus? Wie "denkt" ein Computer? Was ist eine Programmiersprache?

Zwei seiner Studenten, Andreas Holz und Christian Höfler, leiten den anschließenden Workshop, in dem die Teilnehmerinnen zum ersten Mal einem Roboter "Leben" einhauchen:

• LEDs blinken lassen
• einfache Fahrbefehle
• Fahren im Kreis und im Rechteck
• Auswertung der Infrarot-Phototransistoren und Folgen einer schwarzen Linie am Boden

24.06.2015 - Technik des Mondfluges

Der erste inhaltliche Input kommt von Prof. Dr. Ing. Hanfried Schlingloff, Fak. Maschinenbau an der OTH Regensburg:

1. Raketen
2. • Raketenantrieb: Rückstoßprinzip Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit - Rückstoß funktioniert auch im Weltraum und ist unabhängig von der Geschwindigkeit
   • für die Weltraumfahrt kommen zwei Arten von Raketenantrieb infrage: 2-Stoff-Flüssigkeitsrakete (Treibstoff und Oxidator) und Feststoffrakete (eher als Waffenrakete geeignet).
   • Triebwerke: SSME (wiederverwendbar, z.B: Space Shuttle), Legeregel-Triebwerk (z.B. Apollo-Projekt), Feststoff-Triebwerk und Kunststoff-Triebwerk
3. Schubberechnung
4. • Schubkraft = Masse mal Beschleunigung
   • Raketengrundgleichung nach Ziolkowski: v(m)=v_g \ln (m_o) / m
   • aus welchen Teilen besteht eine mondflugtaugliche Rakete? Wie schwer ist sie beim Start von der Erde? Wie schwer bei der Landung auf dem Mond? Wie schnell muss die Rakete sein um auf eine tiefe Umlaufbahn zu gelangen?
   • Lösung: es ist eine mehrstufige Rakete nötig - wenn die Rakete in der Umlaufbahn ist hat sie nur noch einen Bruchteil ihrer Masse.
   • Wichtig: die Mondlandung (und der Start weg vom Mond) kostet ebenfalls Treibstoff - das muss in den ursprünglichen Berechnungen berücksichtigt werden!
   • Um Gewicht zu sparen lassen die Astronauten ihre Raumanzüge auf dem Mond zurück - Rückkehr: zwei nackte Astronauten in der Raumkapsel. Für das Landen auf der Erde wird kein Treibstoff benötigt, hier reicht ein Hitzeschild.
5. (Un-) Möglichkeiten eines neuen Mondprojekts

6. • Wäre eine feste Raumstation auf dem Mond eine Option? Nein, zu hohe Strahlung, Tag und Nacht dauert je 14 Tage, Es müsste ein Atomkraftwerk errichtet werden usw.

   • Eine Art ISS, die in der Umlaufbahn um den Mond stationiert wäre, wäre möglich, aber teuer

   • Fragen: Irreversible Schäden der Astronauten: Knochenabbau, hohe Strahlung,...

   • Die Mädchen und Herr Schlingloff haben noch viele Ideen ausgetauscht und dabei die Zeit vergessen

19.06.2015 - Teambuilding

Nicht nur Inputs aus dem MINT-Bereich, also Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik, stehen auf dem Plan. Die Aufgabenm die die Teilnehmerinnen im Laufe des Moon Walk lösen sollen, erfordern auch sogenannte soft skills, also Handlungsfertigkeiten, soziale Kompetenzen etc.

Das Wichtigste zu Beginn ist das Teambuilding, also das Zusammenbringen der Gruppe zu einem Team. Denn viele Herausforderungen lassen sich nicht als Einzelperson, sondern nur in einer Gemeinschaft lösen.

Der erste Termin lief daher unter dem Titel "Teambuilding". Grundlage hierfür bilden die vier Phasen der Teamentwicklung nach Tuckman: forming, storming, norming und performing. Typische  Aufgabenstellungen sind "Insel ohne Wiederkehr" oder der "Computer-Code".

12.06.2015 - Kick-Off

Über sechzig Gäste besuchten am Freitagabend die Eröffnungsveranstaltung im Hörsaal A001 der OTH Regensburg. Neben den 17 Teilnehmerinnen und ihren Eltern und Freundinnen kamen u.a. der Dekan der Fakultät für Physik, Prof. Dr. Schäfer, der Vertreter des Kooperationspartners Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR in Oberpfaffenhofen, Dr. Hausamann, und Andreas Schmal vom DGB Regensburg, der das Projekt kofinanziert.

Eröffnet wurde das Projekt 2015 mit einem kurzen Rückblick von zwei Teilnehmerinnen der letztjährigen Veranstaltung "Mars-Mission". Nach kurzen Begrüßungsreden durch die beiden Frauenbeauftragten Prof. Dr. Süß-Gebhard (OTH-R) und Prof. Dr. Modrow (UR) stellte der Projektleiter der Uni, Dr. Stephan Giglberger, eines der Projektziele: das Erlernen der wissenschaftlichen Herangehensweise vor. Dipl.Päd.Univ. Armin Gardeia, Projektleiter der OTH-R betonte die Notwendigkeit einer umfangreichen und fundierten Studien- und Berufsberatung vor, die ebenfalls durch dieses Projekt erfolgen soll.

Prof. em. Gebhard räumte in seinem spannenden Vortrag "Der Mond - das unbekannte Wesen" mit acht weitverbreiteten Irrtümern über den Mond auf. Im Anschluss stellte Rupert Heider die Geschichte unseres zweite Kooperationspartners des Projektes, die Sternwarte Regensburg, vor.

Die Presse berichtete darüber:

MZ Online vom 12.06.15
MZ vom 13./14.06.15