Wetterballons, die in vielen Ländern zweimal täglich gestartet werden, sind ein wichtiger Bestandteil der Wettervorhersage und der Verbesserung von Klimamodellen. Während ihres fast zweistündigen Aufstiegs in die Stratosphäre liefern die mitgeführten Sensoren Messungen von Wind, Temperatur, Druck oder auch Luftfeuchtigkeit in verschiedenen Höhen. In fast 35.000 m Höhe bringt der geringe Druck den meist mit Wasserstoff gefüllten Ballon schließlich zum Platzen, wodurch die Sonden abgeworfen werden und sich je nach Luftströmung in der Natur verlieren: manchmal im Wasser, an für Menschen unzugänglichen Orten oder in zu großer Entfernung. Etwa 80% der rund 600.000 Sonden, die jedes Jahr weltweit gestartet werden und Batterien, elektronische Bauteile und Plastik enthalten, werden nie gefunden. Ein Masterstudent der EPFL hat eine Parade entwickelt: ein System, das sie automatisch zu einem vordefinierten Punkt zurückbringt. Das System wurde diesen Sommer bereits von MeteoSchweiz getestet und interessiert auch andere meteorologische Organisationen auf der ganzen Welt. "Frankreich, England, Deutschland, Kroatien und Kanada wollen Testkampagnen durchführen", zählt Yohan Hadji auf, der gerade ein Start-up-Unternehmen gegründet hat, das sich auf seine Arbeit stützt: R2Home.
Ein Algorithmus, der die beim Aufstieg gemessenen Winde berücksichtigt.
Um ihren Weg zurückzufinden, werden die Sonden in einen kleinen Schaumstoffgleiter mit einem Leitsystem eingebaut. Das Ganze wird beim Aufstieg immer von den Ballons gezogen und wiegt 250 Gramm. "Es ist eine normale Wettersonde in einem flügelförmigen Kasten", fasst der Jungunternehmer zusammen. Das System ist klein und leicht genug, um nach den Kriterien des Bundesamts für Zivilluftfahrt (BAZL) in die gleiche Kategorie wie herkömmliche Sonden zu fallen". Die Führungsalgorithmen berechnen die ideale Flugbahn und steuern das Fluggerät so, dass es zum Startplatz oder einem anderen vordefinierten Punkt, der vom GPS aufgezeichnet wird, zurückkehrt. Eine technische Herausforderung, denn um einen so leichten Schaumstoffsegler zu steuern, "musste ein Algorithmus entwickelt werden, der es ermöglicht, die beim Aufstieg gemessenen Winde zu berücksichtigen, die in bestimmten Höhen mit mehr als 200 km/h wehen", betont er.Der Jungunternehmer konnte die Wetterprofis und die Verantwortlichen des OFAC von der Seriosität und Zuverlässigkeit seines Geräts überzeugen. Diese gaben ihm die Gelegenheit, die ersten Flüge unter realen Bedingungen durchzuführen. Das System wurde in der Schweiz rund 60 Mal getestet, davon etwa zehn Mal in diesem Sommer in der aerologischen Station Payerne, dem Zentrum für Messtechnologien von MeteoSchweiz. Der kleine Segelflieger war unheimlich präzise und landete jedes Mal in einem Umkreis von 15 Metern um das Ziel. "Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend, nun gilt es, die Rückkehrfähigkeit bei verschiedenen, komplexeren Wetterbedingungen zu testen", sagt Yves-Alain Roulet, Leiter der Abteilung Messtechnik bei MeteoSchweiz. Während weltweit nur 20% der Sonden wiedergefunden werden, ist die Schweiz ein guter Schüler: 75% der Sonden werden wiedergefunden. "Diese Zahl hängt damit zusammen, dass hier die Gemeinschaft der Sondenjäger sehr aktiv ist", betont Yohan Hadji. Allerdings werden weniger als 1% der Sonden für einen zweiten Flug wiederverwendet: Die Zeit in der Wildnis kann den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor beschädigen. "Das System, das ich entwickle, würde es MeteoSchweiz ermöglichen, sicherzustellen, dass die Sensoren nicht beschädigt werden, und damit zu beginnen, sie für mehrere Flüge wiederzuverwenden", schließt er.
Da die Rückkehr der Sonde an Bord ihres Rumpfes keine Garantie für die Genauigkeit der Messungen ist, wurden von MeteoSchweiz Vergleichsmessungen durchgeführt. "Diese ersten Tests zeigen, dass der Unterschied zwischen den Daten, die mit einer Referenz-Radiosonde und den Daten, die mit einer Radiosonde an Bord des R2Home-Gleiters gewonnen wurden, vernachlässigbar ist. Auch hier muss diese erste Analyse durch weitere Flüge ergänzt werden, insbesondere bei Wetterbedingungen, die alle Jahreszeiten repräsentieren", ergänzt der Experte von MeteoSchweiz. Diese ermutigenden Ergebnisse öffneten Yohan Hadji die Türen zur großen Weltkonferenz der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) über Instrumente und Methoden der Wetterbeobachtung (TECO), die Ende September in Wien, Österreich, stattfand. Ein neuer Meilenstein für den 20-Jährigen, der 2019, noch als Schüler in Grenoble, mit der Planung seines Projekts begann.
In den letzten fünf Jahren hat der Jungunternehmer die Etappen schnell hinter sich gebracht und Hindernisse umschifft, trotz einiger Gegenwinde: "Ich war zum Beispiel bis 2023 von der Verwendung eines Fallschirms anstelle eines Schaumstoffgleiters ausgegangen. Dessen Einsatz in sehr großer Höhe war jedoch problematisch." Ein System, das er jedoch auch in Zukunft weiterentwickeln könnte, da es "für schwerere und teurere Nutzlasten interessant bleibt".
