Ein kostenloser Kurs für Eltern, Lehrkräfte und Schüler
Zweimal pro Sekunde sendet jedes Flugzeug eine Funknachricht von 112 Bit: wer es ist, wo es ist, wie hoch und wie schnell es fliegt. Das Verfahren heißt ADS-B. Wer es verstehen will, muss Satelliten, Funkwellen, die Erdkrümmung, digitale Codierung und die Lichtgeschwindigkeit verstehen. Dieser Kurs führt Sie durch all das, auf drei Niveaus.
Während des größten Teils der Luftfahrtgeschichte gab es vom Boden aus nur einen Weg, die Position eines Flugzeugs zu kennen: einen Radarstrahl daran reflektieren lassen und die Laufzeit des Echos messen. Seit 2020 macht fast jedes Verkehrsflugzeug in Europa und Nordamerika etwas anderes: Es bestimmt seine Position selbst mithilfe von Navigationssatelliten und gibt sie dann einfach per Funk bekannt, für jeden, der zuhören möchte. Diese Bekanntgabe ist ADS-B, Automatic Dependent Surveillance - Broadcast. Die Flugsicherung nutzt sie. Andere Flugzeuge nutzen sie, um einander auszuweichen. Und weil die Nachrichten unverschlüsselt gesendet werden, kann sie auch ein Empfänger von der Größe eines USB-Sticks auf einem Schuldach hören.
Das macht ADS-B zu einem ungewöhnlich guten Unterrichtsthema. Es ist real, es geschieht in diesem Moment über jedem Klassenzimmer, es lässt sich mit preiswerter Ausrüstung beobachten, und um es richtig zu verstehen, muss man einen großen Teil des Physiklehrplans durchlaufen: elektromagnetische Wellen und das Spektrum, Frequenz und Wellenlänge, die Lichtgeschwindigkeit, die Ausbreitung auf Sichtlinie über einer gekrümmten Erde, das Abstandsquadratgesetz, Antennen und Resonanz, Zeitmessung und die Geometrie der Satellitenortung, binäre Codierung und Fehlererkennung.
Der Kurs ist in zwei Stimmen geschrieben. Der Referenzkurs ist die vollständige Erklärung für jeden Erwachsenen, gleich mit welchem Hintergrund: zwölf Kapitel, von „Warum müssen wir wissen, wo Flugzeuge sind?“ bis „Wie werden die Daten eines einzelnen Empfängers zu einer Live-Karte von Europa?“. Die drei Pakete bringen denselben Stoff dann in eine Familie, eine Grundschulklasse und eine Klasse der Sekundarstufe. Jedes Paket hat eine Seite für Erwachsene, die die Theorie in der passenden Tiefe erklärt und zeigt, wie man sie vermittelt, und eine Seite für Kinder, die dieselbe Geschichte direkt den Lernenden erzählt.
Referenzkurs
Zwölf Kapitel. Radar vor ADS-B, die Idee, Satellitenortung, der Aufbau einer Nachricht, drei Kapitel Physik, Empfang und Decodierung, Netzwerke und Multilateration, Anwendungen, Grenzen und Geschichte. Lesen Sie das zuerst.
Paket 1 - zu Hause
Für ein Kind von etwa 5 bis 12 Jahren und einen Erwachsenen. Die Elternseite erklärt die Theorie in einfacher Sprache, mit den Vergleichen, die funktionieren, und warum sie funktionieren. Die Kinderseite ist eine illustrierte Geschichte in sechs Kapiteln.
Paket 2 - Grundschule
Die Seite für Lehrkräfte ist ein eigener Kurs: was zu erklären ist, in welcher Reihenfolge, in welcher Tiefe, mit den Experimenten, die jede Idee tragen, und den Fehlvorstellungen, mit denen zu rechnen ist. Die Schülerseite erzählt den Kurs der Klasse.
Paket 3 - Sekundarstufe
Ein Kurs in Physik und Informatik, aufgebaut auf einem einzigen realen System: c = f x Lambda, der Funkhorizont, Freiraumdämpfung, Pulspositionsmodulation, Fehlererkennung, Satelliten-Zeitmessung und Multilateration, mit Rechenbeispielen und einem Empfängerprojekt.
Teil 5 - Praxis
Der praktische Abschluss jedes Pakets: genau was Sie für 100 bis 150 Euro kaufen, welche Antenne Sie wählen und wo Sie sie platzieren, wie Sie einen Raspberry Pi vorbereiten und den Dataero-Feeder installieren und wie Sie Ihre Station zuordnen. Die Arbeit eines Nachmittags; Vorkenntnisse in Funk oder Linux sind nicht nötig.
Jede Lektion und der Workshop lassen sich als PDF herunterladen, für den Druck gesetzt, mit der Adresse des Kurses auf jeder Seite: für das Klassenzimmer, den Küchentisch oder eine Kollegin oder einen Kollegen.
Jedes Niveau des Kurses folgt demselben roten Faden, denn dieser Faden ist die Logik des Systems selbst. Ein Flugzeug muss wissen, wo es ist (Satelliten und Luftdruck). Es muss es mitteilen (eine digitale Nachricht). Die Nachricht muss sich ausbreiten (Funkwellen). Etwas muss sie hören (eine Antenne und ein Empfänger, begrenzt durch den Horizont). Und viele Zuhörer zusammen ergeben ein Bild (ein Netzwerk und eine Karte). Die Tiefe ändert sich mit dem Alter, die Reihenfolge nicht.
| Roter Faden | Für 7-Jährige erzählt | Für 10-Jährige erzählt | Für 16-Jährige erzählt |
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Ja. ADS-B-Nachrichten werden absichtlich unverschlüsselt ausgestrahlt, damit andere Flugzeuge und Bodenstationen sie nutzen können. Ihr Empfang ist in Belgien und in der gesamten EU legal. Das Senden auf Flugfunkfrequenzen ist es nicht, und keines der Geräte in diesem Kurs sendet. Die Daten identifizieren Flugzeuge, niemals Passagiere.
Jedes Paket endet auf der Live-Karte, die aus Empfängern von Freiwilligen, Flughäfen und Schulen entsteht. Eine Schule, die einen kleinen Empfänger auf ihrem Dach betreibt, sieht ihr eigenes Stück Himmel auf der Karte erscheinen.
