FLEX začenja trimesečni preizkus fluorescence

Raketa Vega-C je 15. septembra iz Francoske Gvajane v orbito ponesla dva evropska satelita. FLEX bo zaznaval šibek sij, ki ga rastline oddajajo med fotosintezo in ki razkriva njihovo delovanje, ne le njihove zelenosti. Nadzorni center v Darmstadtu je po uspešni ločitvi od rakete potrdil povezavo s satelitoma FLEX in Copernicus Sentinel-3C. Izstrelitev je tako uspela, preizkus znanstvene vrednosti odprave pa se šele začenja.

Satelita sta dosegla sončno sinhroni orbiti približno 815 kilometrov nad Zemljo, v katerih isti kraj preletita ob približno istem krajevnem sončnem času. Toda uspešna utiritev še ne pomeni uporabnih meritev. Instrument FLORIS na satelitu FLEX je treba umeriti, preveriti popravke zaradi vpliva ozračja ter prve izračune fluorescence primerjati z meritvami na tleh. Uvajanje v delovanje naj bi trajalo približno tri mesece, nato pa je predvidena tri leta in pol dolga znanstvena odprava.

Namig, ne diagnoza

Ko klorofil absorbira sončno svetlobo, rastlina večino energije porabi za fotosintezo ali jo odda kot toploto. Majhen delež znova izseva kot šibek rdeč sij, imenovan fluorescenca, ki jo povzroči Sonce, oziroma SIF. Običajni satelitski posnetki pokažejo, kje je rastlinstvo in ali je zeleno, ne pa nujno, kako dejavno je. Gozd, ki ga prizadene suša, je lahko iz vesolja še vedno videti zdrav, čeprav se fotosinteza že upočasnjuje. Spremembe fluorescence lahko zato postanejo opazne, še preden listje oveni ali porjavi.

Razlika je podobna tisti med ugotavljanjem, ali v tovarni gorijo luči, in odčitavanjem enega od merilnikov v proizvodnji. Merilnik ponuja podatek o delovanju obrata, vendar ne pove, koliko izdelkov prihaja s proizvodne linije. Tudi privzem ogljika se lahko zmanjša brez sorazmernega upada fluorescence, kadar rastline hitro zaprejo listne reže, kar je pokazal nadzorovani poskus. Fluorescenca je zato pomemben kazalnik, ne pa dokončna meritev fotosinteze.

Signal so zaznali že drugi sateliti. Japonski GOSAT je omogočil prve meritve na svetovni ravni, pozneje pa sta podatke prispevala še Nasin OCO-2 in evropski TROPOMI. Nobenega od teh satelitov niso zasnovali posebej za merjenje fluorescence, zato ponujajo bodisi podrobne podatke vzdolž ozkih pasov bodisi obsežno pokritost z grobo prostorsko ločljivostjo. FLEX naj bi obe glavni spektralni območji fluorescence kartiral v 150 kilometrov širokem pasu s prostorskim vzorčenjem 300 metrov, isto območje pa bo znova preletel vsakih 27 dni. Takšna ločljivost omogoča razlikovanje številnih kmetijskih območij, vendar bodo posamezne prelete omejevali oblaki in površine z mešano rabo tal.

Kako FLORIS izloči šibek signal

Za ločevanje komaj zaznavnega sija od mnogo močnejše odbite sončne svetlobe FLORIS uporablja spektralne vrzeli. V sončni svetlobi so ozka temna območja valovnih dolžin, pri katerih plini v Sončevi ali Zemljini atmosferi absorbirajo sevanje. Ker je odbito ozadje v teh vrzelih šibkejše, je prispevek fluorescence lažje matematično določiti. FLORIS bo spekter okoli teh vrzeli meril z zelo visoko ločljivostjo, po popravkih za vpliv ozračja pa ločil rastlinski signal od ozadja. Prvi odločilni preizkus bo pokazal, ali lahko instrument v orbiti doseže načrtovano natančnost.

Meritev fluorescence sama po sebi dopušča več razlag. Nizka vrednost lahko kaže na prizadete poljščine, lahko pa je posledica redkega rastlinstva, ki absorbira malo svetlobe. FLEX bo zato letel v paru z enim od satelitov Sentinel-3 in mu sledil po isti orbiti. Instrumenti na Sentinel-3 merijo odbito svetlobo v več spektralnih pasovih, iz katerih lahko raziskovalci sklepajo o zgradbi rastlinskega pokrova in lastnostih listov. Njegov toplotni senzor meri temperaturo površja, ki naraste, ko rastline zaradi suše zaprejo listne reže in se prenehajo hladiti z izhlapevanjem. Združeni podatki bodo omogočili natančnejše modele količine ogljika, ki jo rastlinstvo dejansko veže.

FLEX bo sprva deloval v paru s Sentinel-3A, ki je v orbiti od leta 2016. Sentinel-3C, ki je z njim potoval na isti raketi, mora najprej opraviti lastno uvajanje v delovanje, nato pa bo prevzel vlogo njegovega spremljevalnega satelita. Skupna izstrelitev je prihranila eno izstrelitveno mesto, ni pa še vzpostavila operativnega opazovalnega para.

Kaj sledi

Dosedanje meritve na tleh in iz vesolja so spodbudne. Neprekinjeno spremljanje fluorescence v gozdu v Koloradu je zaznalo sezonsko aktivacijo fotosinteze, čeprav so zimzelena drevesa ostala zelena vse leto. Raziskava iz leta 2026 pa je ugotovila, da je fluorescenca, ki jo meri TROPOMI, začela upadati približno dve leti pred vidnim odmiranjem gozdov zaradi podlubnikov. Izsledki potrjujejo, da signal vsebuje uporabne podatke o stanju ekosistemov, vendar izvirajo iz instrumentov, ki se po zasnovi in prostorskem merilu razlikujejo od FLEX.

Ob izstrelitvi še ni obstajal noben umerjen zemljevid fluorescence, izdelan s FLEX. Satelit naj bi strukturnim zemljevidom rastlinstva, ki jih znanstveniki že uporabljajo, dodal podatke o njegovem dejanskem delovanju. V prihodnjih mesecih bo treba dokazati, ali lahko FLORIS ta signal zanesljivo izmeri pri prostorski ločljivosti, ki so jo določili njegovi načrtovalci.