Das Gespür für große Fragen

Passion Zukunft | Mai 2015

Ein Instrument für die Nanoforschung? Humanoide Roboter? Ein MP3-Player mit Solarbetrieb? Seit 50 Jahren wagen sich die Teilnehmer von Jugend forscht an neue Technik und aktuelle Forschungsfragen, wie ein Blick ins Projektarchiv beweist

Kristin Völk mit ihrem Roboter – das Gleichgewicht hält er dank selbstlernendem System

Den Weltraum erobern und die Erde retten, den Alltag digitalisieren und den Maschinen das Denken beibringen: Technische Erfindungen haben das Leben in den vergangenen 50 Jahren enorm verändert, der Menschheit vieles erleichtert – und große Fragen aufgeworfen. Wie wollen wir in Zukunft leben, arbeiten, reisen? Welche Technik soll uns dabei begleiten? Und wie können wir dafür sorgen, dass auch noch künftige Generationen die Natur und eine intakte Umwelt genießen können?

Es sind Fragen wie diese, denen sich auch die Teilnehmer von Jugend forscht stellen. Fragen von globaler Bedeutung, denen sie oft mit Kreativität und Weitsicht begegnen. Wer sich durch die digitale Projektdatenbank des Wettbewerbs treiben lässt, staunt daher immer wieder, welche wegweisenden Themen die Jugendlichen in den vergangenen fünf Jahrzehnten angegangen sind. Schon der erste Bundessieger bearbeitete ein damals noch weitgehend neues Feld: Thomas Hildebrand entwickelte 1966 eine Rechenmaschine, einen frühen Computer.

Der Mut, auch große, vermeintlich schwer zu greifende Themen ins Visier zu nehmen, hat die Jungforscher seitdem nicht verlassen. Der Blick in die Projektdatenbank gleicht deshalb einem Blick auf das, was gerade en vogue ist in Forschung und Entwicklung: Themen blitzen auf, haben ihre Konjunktur, verändern sich oder verschwinden. Da ist zum Beispiel die Sache mit der Rakete in den 1960er Jahren. Damals herrscht weltweit eine große Euphorie für die Raumfahrt, auch dank Sputnikschock und Apollo-Programm. Für den Wettlauf im All scheuen die Supermächte in Ost und West weder Kosten noch Mühen. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten aber sind die Weltraum-Ambitionen mehr als fragwürdig: Was würde passieren, wenn der politische Ehrgeiz erschlafft und sich der Wettbewerb der Systeme im Kalten Krieg auf andere Bereiche verlagert? Die Raumfahrt muss, so viel war schon damals sicher, schlicht billiger werden, wenn sie eine Zukunft haben soll.

Das finden auch Nikolaus und Victor Brantl, zwei Münchner Schüler, die 1969 Bundessieger bei Jugend forscht werden. Im selben Jahr, in dem der erste Mensch dank eines viele Milliarden Dollar teuren Programms auf dem Mond landet, entwickeln die Gymnasiasten eine Rakete aus Zeitungspapier: 2,3 Meter lang, 25 Zentimeter im Durchmesser, 8 400 Meter Flughöhe. Damalige Kosten: 1,90 DM. Die beiden Jungforscher bleiben nicht die einzigen Teilnehmer bei Jugend forscht, die sich mit kreativen Lösungsideen der Raumfahrt widmen.

Auf die Euphorie für ferne Welten folgt aber ab den 1970er Jahren die Sorge um den Heimatplaneten – und der Zweifel an der grenzenlosen Belastbarkeit unserer Umwelt. Der Club of Rome veröffentlicht den aufrüttelnden Bericht "Grenzen des Wachstums", Umweltkatastrophen wie die im italienischen Seveso schrecken die Öffentlichkeit auf, der Naturschutz wird als politisches Anliegen wahrgenommen – in der Öffentlichkeit entsteht erstmals so etwas wie ein ökologisches Bewusstsein.

Immer mehr Gefährdungen globalen Ausmaßes werden offenbar: Waldsterben und Ozonloch, Luftverschmutzung und Wasservergiftung, Artensterben und Klimawandel. Schreckensszenarien für die einen – Ansporn, etwas zu verändern, für die anderen. Schon früh haben sich Teilnehmer von Jugend forscht der Herausforderung gestellt, der Gefährdung unserer Umwelt mit den Mitteln der Wissenschaft und Technik zu begegnen: Da warnt ein Hamburger Schüler Anfang der 1970er Jahre nach 1 900 selbst entnommenen Proben davor, dass das Wasser der Hamburger Flüsse die Fähigkeit zur Selbstreinigung verliert und damit auch Grund- und Trinkwasser in Gefahr sind. Da untersuchen 1984 zwei Jungforscher aus Stockach, ob auch Laubbäume wie die Rotbuche vom Waldsterben betroffen sind. Oder da baut 2012 eine dreiköpfige Forschergruppe aus Diepholz ein Fanggerät für Mikroplastik-Müll in der Nordsee. Die Daten ihrer Proben vergleichen die drei Schüler mit vorhandenen Studien aus anderen Seegebieten – denn globale ökologische Probleme löst keiner allein.

Lösungen für ökologische Probleme

Eine Erkenntnis, die spätestens seit dem Bericht der Weltkommission für Umwelt und Entwicklung der Vereinten Nationen, dem sogenannten "Brundtland-Bericht" im Jahr 1987, die Debatte um eine nachhaltige Entwicklung bestimmt. Die Krux: Eine globalisierte Weltwirtschaft, die sich ökologisch nachhaltig entwickeln soll, braucht viele politische Zugeständnisse. Und muss immer wieder über die Konsequenzen ökologisch schädlichen Verhaltens informieren. Auch die Debatte um den Klimawandel beschäftigt deshalb die Teilnehmer von Jugend forscht schon seit Jahren: Welche Auswirkungen hat etwa der Klimawandel auf die Antarktische Halbinsel, fragt eine 15-jährige Forscherin aus Bremerhaven. Was passiert, wenn die Permafrost-Böden in Nordkanada, Alaska und Sibirien auftauen und ihr Methan freisetzen, interessiert zwei Gymnasiastinnen aus Hösbach. Welchen Einfluss hat die Klimaveränderung auf den Wasserhaushalt in der Himalaja-Region, will ein Forscherteam aus Jena und München wissen. Oder kann man dem Klimawandel auch etwas Positives abgewinnen, so wie es der 17-jährige Florian Schober aus Waldkirchen versucht, der den Klimawandel auf Chancen für die Landwirtschaft analysiert und dabei Erkenntnisse für Aussaat und Düngung gewinnt?

Für die Teilnehmer von Jugend forscht sind ökologische Fragestellungen zumindest keine Einladung zu Alarmismus oder Pessimismus – immer wieder tragen sie stattdessen mit ihren Erfindungen zu praktischen Lösungen bei: Sei es, dass sie einen Aktivkohlefilter zur Rauchgasentschwefelung von Kleinfeueranlagen entwickeln, einen solarbetriebenen MP3-Player oder eine Miniatur-Biogasanlage – Umwelttechnik und Erneuerbare Energien waren für die Jungforscher schon lange vor der Energiewende Thema.

Nicht anders sieht es bei der Digitalisierung aus. Ob sich die Jungforscher nun der Grundlagenforschung widmen, zum Beispiel durch den Bau eines schnellen binären Informationsspeichers aus Tunneldioden, oder der Anwenderebene, etwa wenn sie Verschlüsselungsverfahren entwickeln für mehr Datensicherheit im Internet. Oft sehen die Teilnehmer von Jugend forscht sogar interessante Seitenaspekte voraus, die erst viele Jahre später relevant werden. So entwickelte zum Beispiel ein Jungforscher aus Niedersachsen bereits im Jahr 1999 Telemetrie-Anwendungen für das GSM-Netz – lange vor dem Smartphone-Hype und dem Boom der Fernsteuerungs-Apps.

Nanotechnik im Kinderzimmer

Selbst vor technisch hochkomplexen Forschungsgebieten schrecken die Teilnehmer nicht zurück, etwa der Nanotechnologie. Mit ihr kann man sich jedoch in aller Regel nur in gut ausgestatteten Forschungseinrichtungen befassen. Der 16-jährige Uwe Treske aus Gräfenhainichen baut jedoch zum Materialpreis von nur 30 Euro ein Rastertunnelmikroskop – aus Glühfäden, Styropor und einer handelsüblichen PC-Soundkarte. Und holt damit das Hightech-Thema der Millionstel-Millimeter-Forschung auf den Boden des heimischen Kinderzimmers zurück.

Eines der ambitioniertesten Themen, auf das sich die Teilnehmer bei Jugend forscht immer wieder eingelassen haben, ist aber, den Maschinen das Denken beizubringen, also Roboter zu entwickeln, die vor allem eins können sollen: lernen. Im Jahr 1987 schaffte es ein Forscher-Duo, einem Computer mit Greifarmen und Farbsensoren beizubringen, wie er den verflixten Zauberwürfel von Rubik wieder in die Ausgangsposition drehen kann. Zwölf Jahre später konstruieren drei Jungforscher aus Reutlingen eine Roboterspinne, die sich wie ihr natürliches Vorbild bewegt. Seither hat die Robotik weitere große Schritte getan - so wie der selbstlernende Roboter, den eine Teilnehmerin aus Rödental im Jahr 2007 präsentiert. Dieser menschenähnliche Roboter benutzt Arme und Beine und hält dank Sensorik und künstlichem Lernverfahren sein Gleichgewicht. Beinahe wie ein Mensch – das ist bis heute Knackpunkt bei der Roboterentwicklung.

Der Traum vom humanoiden Roboter ist jedenfalls auch bei den heutigen Teilnehmern von Jugend forscht lebendig. Und das Verhältnis von Mensch und Maschine noch lange nicht abgearbeitet – heute wie vor 50 Jahren, als es bei Jugend forscht mit einem elektronischen Rechenautomaten losging.


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