Wissenschaft kompakt

In 16000 m Höhe


Am 27. Mai vor 95 Jahren wagten der Schweizer Wissenschaftler Auguste
Antoine Picard und sein Assistent Paul Kipfer eine bemannte
Ballonfahrt bis in die Stratosphäre. Neben einer Vielzahl
wissenschaftlicher Erkenntnisse wurde dabei auch ein Höhenrekord
aufgestellt.



?In 16000 m Höhe?, so titelte das Berliner Tageblatt am 29. August
1930 seinen Artikel über den geplanten Ballonaufstieg von Auguste
Picard und Paul Kipfer. Der in Basel geborene Piccard forschte und
lehrte seit 1922 an der Université libre de Bruxelles (der Freien
Universität Brüssel), und entwickelte in seiner wissenschaftlichen
Laufbahn ein Interesse an den damals weitgehend unerforschten höheren
Schichten der Atmosphäre. Hauptziel der Ballon-Expedition war die
Vermessung kosmischer Höhenstrahlung, um Rückschlüsse auf deren
Herkunft ziehen zu können. Die Planung dieser Experimente wurde
mitunter mit Albert Einstein koordiniert, dessen Bekanntschaft
Piccard auf den renommierten Solvay-Konferenzen machte. Ebenfalls
sollten atmosphärische Parameter wie Luftdruck und Temperatur
vermessen werden.



Luftdruck und Temperatur waren auch die zwei maßgeblichen zu
beachtenden Parameter in der Planung der Ballonfahrt. Für einen
bemannten Aufstieg in angepeilte Höhen um 16 km musste eine
Druckkapsel mit Sauerstoffzufuhr gebaut werden, da der
Atmosphärendruck in solchen Höhen nur noch etwa ein Zehntel des
Luftdrucks auf Meereshöhe beträgt. Dadurch sinkt der
Sauerstoffpartialdruck so stark ab, dass ohne technische
Unterstützung eine ausreichende Sauerstoffaufnahme über die Lunge
nicht mehr möglich ist. Zusätzlich treten vielfältige weitere
physiologische Effekte des niedrigen Umgebungsdrucks auf. Die Kapsel
musste den Ballonfahrern zudem das Regulieren der Temperatur
ermöglichen, da die Temperatur in der Troposphäre und somit über mehr
als 12 km auf weniger als -60 °C abnimmt.


Die Tropopausenhöhe weist eine signifikante geographische, saisonale,
und höhenströmungsabhängige Variabilität auf, die obige Abschätzung
beruht deshalb auf:
dem 48sten Breitengrad, auf dem sich Augsburg als gewählter
Startpunkt von Piccards Ballonfahrt befindet

dem 27. Mai und damit dem heutigen Tag vor 95 Jahren als saisonale
Einordnung

der Tatsache dass stabile Hochdrucklagen auch damals als bessere
Ballonfahrtbedingungen angesehen wurden als beispielsweise einem
Sturmtief


In dem Temperaturprofil aus dem deutschen hochaufgelösten ICON-D2
Modell für die dieser Tage in Deutschland herrschende stabile
Hochdrucklage veranschaulicht ? die Linien gleicher Temperatur sind
die abgebildeten Diagonalen ? wie die Temperatur heute früh über
Augsburg bis zur Tropopause auf unter -60 °C fällt, bevor sie dann in
der sehr stabil geschichteten Stratosphäre allmählich wieder zunimmt.
Die niedrigen Temperaturen in diesen Höhen ergeben sich unter anderem
daraus, dass bei der geringen Luftdichte kaum Wärme gespeichert oder
durch Konvektion transportiert wird. Gleichzeitig ist die solare
Einstrahlung aufgrund der geringen atmosphärischen Abschwächung durch
Absorption und Streuung vergleichsweise intensiv. Die Aluminiumkapsel
stellte dabei einen effizienten Absorber für Strahlungsenergie dar.
Deshalb wurde eine Seite der Kapsel schwarz und die andere weiß
lackiert, sodass sich die Temperatur durch das Ausrichten relativ zur
Sonne gezielt regulieren ließ.

Der Bau der Kapsel gestaltete sich mitunter auch dahingehend als
spannend und ungewiss, da kein klassischer Luftfahrtbetrieb oder ein
vergleichbares Unternehmen die Verantwortung für die Zuverlässigkeit
einer solchen Konstruktion übernehmen wollte. Schlussendlich wurde
der Bau der Aluminiumkapsel, zwei Meter im Durchmesser und mit zwei
Bullaugen, von einem belgischen Metallbearbeitungsbetrieb übernommen,
dessen dahingehende Expertise wohl in erster Linie aus der
Herstellung von Bierfässern stammte.

Die Ballonfahrt war also mit großer Sorgfalt vorbereitet worden
(Piccard selbst nannte seine Pionierfahrten ?aventures exactes?-
exakte Abenteuer), und bereits im Spätsommer 1930 sollte der Flug
stattfinden. Doch verschiedene widrige Umstände wie ungünstige
Wetterbedingungen oder fehlende behördliche Bewilligungen verzögerten
den Aufstieg. Dennoch herrschte Zuversicht in der öffentlichen
Darstellung, so schrieb das Berliner Tageblatt: ?Er [Piccard] hat
Wissen und Erfahrung, Mut und Entschlossenheit ? nur die behördliche
Bewilligung hat er noch nicht. Man kann füglich annehmen, dass sein
kühnes Unternehmen nicht an einem Paragraphen scheitern wird.? Eine
andere Zeitung schreibt: ?Es kann wohl angenommen werden, dass diese
Bewilligung nicht mehr lange auf sich warten lassen wird. Und dann
wird Professor Piccard seine Fahrt, die alle Phantasien von Jules
Verne übertrifft, antreten können.?

Ende Mai 1931 findet die Ballonfahrt dann schlussendlich statt.
15.781 Meter über dem Meeresspiegel erreichen Piccard und Kipfer in
ihrer Kapsel, und stellen somit, auch wenn das keineswegs ihre
Motivation war, einen neuen Höhenrekord der bemannten Luftfahrt auf.
Viele der vorbereiteten Messungen können erfolgreich durchgeführt
werden, als allerdings der Abstieg ansteht stellt, sich heraus, dass
das Ventil für das kontrollierte Ablassen des Wasserstoffs aus dem
Ballon nicht richtig funktioniert. Piccard selbst kommentierte diese
Umstände relativ gelassen mit der Aussage ?[?] mit jedem Ballon kommt
man runter; man kennt keinen Fall, wo ein Ballon oben geblieben wäre.
Aber? es dauert ziemlich lange.? Damit meinte er, dass die
Ballonfahrer bis nach Sonnenuntergang warten mussten, damit sich der
Wasserstoff abkühlte. Durch die höhere Dichte des Gases verringerte
sich der Auftrieb, sodass der Ballon allmählich von selbst sank und
nach etwa 18 Stunden Flugzeit vergleichsweise sanft auf einer
Schneedecke in den Tiroler Alpen aufsetzte.

Dr. rer. nat. Thorsten Kaluza (Meteorologe)

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Offenbach, den 27.05.2026

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