Messgeräte

Zur Aufnahme solarer Strahlungsausbrüche wurde am DLR_Project_Lab Neustrelitz in Zusammenarbeit mit der Firma Neuhein GbR ein spezieller Längstwellenempfänger entwickelt. Der Empfänger, namens SOFIE RX, wird für die beteiligten Schulen auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt (vgl. nachfolgende Tabelle). Der SOFIE RX einer Schule registriert damit die Signalstärke der von einem leistungsstarken Sender abgestrahlten Funkwellen. Solare Strahlungsausbrüche (Solar Flares) erkennt man an deutlichen Änderungen der Signalstärke.

Frequenz Sender Ort Kennung
22,1 kHz Skelton Großbritannien GQD
23,4 kHz Rhauderfehn Deutschland DHO38
24,0 kHz Cutler USA (Maine) NAA

Der Funkwellenempfänger

Für den SOFIE RX und die Antenne werden lediglich ein Stromanschluss, eine Internetverbindung und ein geeigneter störungsfreier Stellplatz benötigt. Lokale Störungen können u.a. durch viele elektronische Geräte oder große Empfängeranlagen (zum Beispiel Feuerwehrwachen) im Umfeld des SOFIE-Empfängers hervorgerufen werden. Die elektro-magnetische Strahlung dieser lokalen Störer können einen guten Empfang behindern. Darum ist es erforderlich die Störquellen zu erkennen und möglichst auszuschließen. Die SOFIE-Empfänger verfügen über einen integrierten Microcontroller, welcher eine direkte Verbindung zum Internet aufbaut und die Daten an einen Server im DLR_Project_Lab weiterleitet. Die Schüler können ihre Messergebnisse über ein Webportal direkt einsehen, nutzen und sich mit anderen Schulen austauschen. Die SOFIE-Empfänger benötigen keinen zusätzlichen Computer.

Die untere rechte Abbildung stellt die Arbeitsweise des SOFIE-Servers dar. Die hochfrequenten (HF) Signale werden von der Antenne empfangen und von einem Vorverstärker vor Passieren des Filters prozessiert. Der Filter kann leicht auf die gewünschte Frequenz eingestellt werden. Es handelt sich um einen schmalbandigen Filter, der das Signal der Längstwellen als ausgewählte Frequenzen für die weitere Nutzung zur Verfügung stellt. Nach dem Pegelabgleich der Messwerte können die Daten zunächst zum Web-Server und dann zum Internet (Web-Portal) gesendet werden.

Die Empfangsantenne

Der SOFIE-Empfänger benötigt zur Aufnahme der Energie der Funkwellen eine Rahmenantenne. Die Antenne kann mit einem kleinen Durchmesser (<1 m) und vielen eng nebeneinander liegenden Drahtwindungen oder mit größerem Durchmesser und weniger Drahtwindungen gebaut werden. Hierbei ist zu beachten, dass ein größerer Durchmesser bessere Aufzeichnungsergebnisse bringt. (Beispiel: 25 Windungen auf einem 2 Meter-Rahmen sind besser als 50 Windungen auf einem 1 Meter-Rahmen). Die Antenne kann aus gekreuzten Stäben, Holzlatten oder anderem nicht leitfähigen Material gebaut werden. Die Anzahl von Rahmenkanten spielt hierbei keine Rolle. Die Abbildung links zeigt eine einfache, aber dennoch effektive quadratische Antenne, die im Friedrich-Franz-Gymnasium in Parchim (Mecklenburg-Vorpommern) gebaut wurde. Eine weitere Möglichkeit stellt ein fünfeckiger Rahmen dar (Abbildungen mittig und rechts). Diese Antenne wurde im DLR_Project_Lab Neustrelitz gebaut. Die Kantenlänge beträgt 1 Meter. Ein Kupferdraht der Stärke 1,5 mm wurde 75-mal um den Rahmen der Antenne gewickelt. Der optimale Standort für die Antenne ist auf dem Dach oder im Außenbereich. Dennoch ist zu beachten, dass die Antenne sicher vor Blitzschlag sein muss. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Antenne im Gebäude nahe einem Fenster aufzustellen. Um optimale Empfangsbedingungen zu haben, muss die Antenne sorgfältig ausgerichtet werden.