FLEX sāk pārbaudi orbītā

15. septembrī no Franču Gviānas pacēlās nesējraķete Vega-C, kas orbītā nogādāja divus Eiropas satelītus. Viens no tiem, FLEX, radīts, lai uztvertu vājo spīdumu, ko augi izstaro fotosintēzes laikā. Šis signāls ļauj spriest par veģetācijas darbību, ne tikai par to, vai augi ir zaļi. Pēc satelītu sekmīgas atdalīšanās no raķetes Darmštates vadības centrs apstiprināja sakarus gan ar FLEX, gan Copernicus Sentinel-3C. Taču zinātniskā darba posms vēl tikai sāksies.

Abi satelīti nonāca Saules sinhronajā orbītā aptuveni 815 km augstumā. Tomēr nokļūšana orbītā vēl nenozīmē, ka iespējams iegūt izmantojamus datus. FLEX instrumentam FLORIS jāveic kalibrēšana, jāpārbauda atmosfēras ietekmes korekcijas un pirmie fluorescences mērījumi jāsalīdzina ar novērojumiem uz zemes. Satelīta sagatavošana darbam ilgs aptuveni trīs mēnešus, pēc tam paredzēta 3,5 gadus ilga zinātniskā misija.

Pazīme, nevis diagnoze

Kad hlorofils absorbē saules gaismu, lielākā daļa enerģijas tiek izmantota fotosintēzē vai izkliedējas siltuma veidā. Niecīga daļa tiek izstarota atpakaļ kā vājš sarkans spīdums, ko sauc par Saules izraisīto fluorescenci jeb SIF. Parastajos satelītattēlos redzams, kur atrodas zaļa veģetācija. Taču sausuma novājināts mežs no augšas var izskatīties pilnīgi vesels, lai gan fotosintēze tajā jau palēninās. Fluorescence ir saistīta ar augu funkcionālo aktivitāti, tādēļ signāla pārmaiņas var parādīties, pirms lapas sāk vīst vai brūnēt.

Atšķirība ir līdzīga tai, kāda pastāv starp rūpnīcas apgaismojuma pārbaudi un viena ražošanas procesa rādītāja nolasīšanu. Rādītājs sniedz informāciju par darbību, bet neatklāj, cik gatavo izstrādājumu nonāk no konveijera. Augiem strauji aizverot atvārsnītes, oglekļa piesaiste var samazināties bez proporcionālām fluorescences pārmaiņām, kā liecina kontrolēta eksperimenta rezultāti. Tādēļ fluorescence ir vērtīga pazīme, taču pati par sevi nedod galīgu atbildi.

Šo signālu jau ir uztvēruši citi satelīti. Japānas GOSAT ļāva iegūt vienus no pirmajiem globālajiem mērījumiem, bet vēlāk datus papildināja NASA OCO-2 un Eiropas TROPOMI. Neviens no tiem gan nav būvēts tieši fluorescences novērošanai: tie piedāvā vai nu detalizētus mērījumus šaurās joslās, vai plašu pārklājumu ar zemu izšķirtspēju. FLEX paredzēts abu galveno fluorescences spektra apgabalu kartēšanai 150 km platā joslā ar 300 m telpisko izšķirtspēju; vienu un to pašu teritoriju tas pārlidos ik pēc 27 dienām. Šāda izšķirtspēja ļaus atšķirt daudzas lauksaimniecības ainavas, lai gan mākoņi un jaukti zemes virsmas veidi ierobežos viena pārlidojuma laikā iegūstamo informāciju.

Kā FLORIS uztver tik vāju signālu

Lai vājo spīdumu nodalītu no daudzkārt spēcīgākās atstarotās saules gaismas, jāizmanto tās spektrā esošās šaurās tumšās joslas. Tajās noteiktus viļņu garumus absorbē gāzes Saules vai Zemes atmosfērā, tāpēc atstarotās gaismas fons kļūst vājāks un nelielo fluorescences daļu ir vieglāk aprēķināt. FLORIS šajās joslās mērīs spektru ar ļoti augstu izšķirtspēju, pēc atmosfēras ietekmes korekcijas nodalot augu signālu no fona. Pirmais būtiskais pārbaudījums būs tas, vai instruments orbītā sasniegs projektēto precizitāti.

Atsevišķs fluorescences mērījums var būt daudznozīmīgs. Vājš signāls var liecināt par novājinātiem kultūraugiem, taču tikpat labi arī par retu veģetāciju, kas absorbē maz gaismas. Tādēļ FLEX paredzēts lidojumam pārī ar kādu no Sentinel-3 satelītiem, sekojot tam pa vienu orbītu. Sentinel-3 instrumenti mēra atstaroto gaismu vairākās spektra joslās, kas ļauj zinātniekiem spriest par augu segas struktūru un lapu īpašībām. Savukārt termiskais sensors reģistrē virsmas temperatūru: sausuma skartiem augiem tā paaugstinās, kad tie aizver atvārsnītes un vairs neatdzesē sevi ar iztvaikošanu. Apvienojot šos mērījumus, pētnieki var precīzāk modelēt, cik daudz oglekļa veģetācija faktiski piesaista.

Sākumā FLEX darbosies pārī ar Sentinel-3A, kas atrodas orbītā kopš 2016. gada. Kopā ar FLEX palaistajam Sentinel-3C vispirms jāiziet pašam savs sagatavošanas posms, un tikai vēlāk tas pārņems pāra satelīta lomu. Abu aparātu palaišana ar vienu raķeti ļāva ietaupīt atsevišķu startu, bet uzreiz neradīja darbam gatavu novērojumu sistēmu.

Kas sekos tālāk

Līdzšinējie pētījumi uz zemes un ar citiem satelītiem dod pamatu piesardzīgam optimismam. Kolorādo mežā nepārtraukti fluorescences mērījumi atspoguļoja fotosintēzes sezonālo aktivizēšanos, lai gan mūžzaļie koki visu gadu saglabāja zaļu krāsu. Savukārt 2026. gada pētījumā konstatēts, ka TROPOMI reģistrētā fluorescence sāka samazināties aptuveni divus gadus pirms mizgraužu bojāto mežu redzamās bojāejas. Rezultāti rāda, ka signāls satur nozīmīgu ekoloģisko informāciju, tomēr tie iegūti ar instrumentiem, kuru uzbūve un telpiskais mērogs atšķiras no FLEX.

Palaišanas dienā vēl nebija nevienas kalibrētas FLEX fluorescences kartes. Misijas uzdevums ir papildināt jau izmantotās veģetācijas struktūras kartes ar datiem par augu darbību. Tagad sagatavošanas posmā jāpierāda, vai FLORIS spēj šo signālu ticami iegūt projektētajā telpiskajā mērogā.