Ein Roboter, der selbständig den Inhalt von Flächen berechnet, Informationsübertragung mittels polarisiertem Licht und eine spritsparende Flügelform: Das sind die Arbeiten des diesjährigen Jugend-forscht-Wettbewerbs, die mit den drei Sonderpreisen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ausgezeichnet wurden – jeweils im Wert von 1.000 Euro. DLR-Vorstandschef Prof. Johann-Dietrich Wörner zeichnete die Sieger persönlich beim Finale in Ludwigshafen aus.
Der 19-jährige Matthias Becker vom Bertha-von-Suttner-Gymnasium in Andernach entwickelte eine mechanische Messmaschine zur Flächeninhaltsbestimmung. Solche Apparaturen gibt es vom Prinzip her schon seit rund 200 Jahren. Dabei umfährt eine raffinierte Mechanik die Umrisse der Fläche, woraus sich dann deren Inhalt ermitteln lässt. Matthias hat das Prinzip nun in die Neuzeit überführt und einen Messroboter entwickelt. Auf der Basis von Lego-Technik und einem Mini-Rechner erfasst er mithilfe von Lichtsensoren die Flächenumrisse. Das Besondere: Der Roboter agiert völlig autonom, muss also weder ferngesteuert noch per Hand geführt werden. Auch die Präzision ist beachtlich: Im Durchschnitt kann die mechanische Messmaschine den Inhalt einer Fläche mit bis zu 97-prozentiger Genauigkeit ermitteln. Für diese tolle Leistung erhielt Matthias den DLR-Sonderpreis Robotik.
Immer mehr Daten in immer kürzerer Zeit – diese Maxime stellt die IT-Industrie vor große Herausforderungen. So sollen die Datenmengen, die durch Glasfaserleitungen geschickt werden, stetig zunehmen, was neue Technologien erfordert. Vor diesem Hintergrund entwickelten Maurice Zeuner (16), Konstantin Schwark (15) und Max Bräuer (16) vom Carl-Zeiss-Gymnasium in Jena ihre Idee: Sie überlegten, wie man zur Datenübertragung die Polarisation des Lichts ausnutzen könnte – also die Ebene, in der die Lichtwellen schwingen. Indem man diese Schwingungsrichtung gezielt dreht, lassen sich gleichsam Informationen auf das Licht prägen. Die ersten Versuche liefen durchaus vielversprechend, weshalb die Jungforscher großes Potenzial in dem Ansatz vermuten. Auf jeden Fall haben sie damit schon mal den DLR-Preis für Informationstechnik gewonnen.
Der DLR-Preis für Luft- und Raumfahrt ging an Niklas Wenner (18) und Florian Grunow (16) vom Bildungs- und Forschungszentrum Berlin. Ihr Thema: sparsame Flugzeuge. Sie haben sich dabei von den Anfängen der Luftfahrt inspirieren lassen und ein Segelflugzeugmodell gebaut, das sich durch Verdrehen der Flügel steuern lässt. Der Vorteil: Die Luftspalten herkömmlicher Steuerruder entfallen. Auf der Basis dieses Konzepts berechneten und konstruierten die Jungforscher die erforderliche Flügelform. In Simulationen zeigten sie, dass sich der Luftwiderstand so verringern lässt. Herzstück ist ein Holm aus Aluminium, der von einem Elektromotor gezielt verdrillt werden kann. Der Steuermechanismus bewährte sich in Versuchen mit dem Modellflieger.