FLEX ska avslöja växters stress

Den 15 september sköts en Vega-C-raket upp från Franska Guyana med två europeiska satelliter ombord. Den ena, FLEX, ska registrera det svaga sken som växter avger under fotosyntesen. Signalen visar hur aktiv växtligheten är, inte bara om den ser grön ut. Markkontrollen i Darmstadt bekräftade kontakten med både FLEX och Copernicus Sentinel-3C sedan satelliterna hade separerat från raketen som planerat. Själva forskningsuppdraget återstår dock.

Båda satelliterna placerades i solsynkrona omloppsbanor cirka 815 kilometer över jorden, där de passerar en viss plats vid ungefär samma lokala soltid. Men en fungerande uppskjutning ger ännu inga användbara mätdata. FLEX-instrumentet FLORIS måste kalibreras, korrigeringarna för atmosfärens påverkan verifieras och de första mätningarna av fluorescens jämföras med observationer på marken. Driftsättningen väntas ta omkring tre månader. Därefter följer ett 3,5-årigt forskningsuppdrag.

En ledtråd, inte en diagnos

När klorofyll absorberar solljus används merparten av energin i fotosyntesen eller avges som värme. En mycket liten del sänds tillbaka som ett svagt rött sken, så kallad solinducerad fluorescens, SIF. Vanliga satellitbilder visar om växtlighet finns och är grön. En skog som utsätts för torka kan därför se frisk ut ovanifrån samtidigt som fotosyntesen redan bromsar in. Eftersom fluorescensen hänger samman med denna aktivitet kan förändringar i signalen upptäckas innan bladen slokar eller blir bruna.

Skillnaden kan jämföras med att se om lamporna lyser i en fabrik och att läsa av en mätare inne i produktionen. Mätaren säger något om verksamheten, men visar inte hur många färdiga varor som lämnar fabriken. Växternas koldioxidupptag kan minska utan att fluorescensen faller i samma takt när klyvöppningarna sluts snabbt, vilket ett kontrollerat experiment har visat. Fluorescensen ger alltså viktig information, men räcker inte för en säker diagnos.

Signalen har redan registrerats från rymden. Japanska GOSAT gav tidiga globala mätningar, och senare tillkom data från amerikanska OCO-2 och europeiska TROPOMI. Ingen av satelliterna byggdes dock särskilt för fluorescensmätningar. De ger antingen detaljerade observationer längs smala stråk eller bred täckning med låg upplösning. FLEX ska kartlägga fluorescensens två viktigaste spektralområden över ett 150 kilometer brett stråk med 300 meters markupplösning. Satelliten återkommer till samma bana efter 27 dagar. Upplösningen gör det möjligt att skilja mellan många jordbrukslandskap, även om moln och områden med blandade marktyper begränsar informationen från varje enskild passage.

Så urskiljer FLORIS den svaga signalen

För att skilja det svaga skenet från det betydligt starkare reflekterade solljuset utnyttjar FLORIS luckor i ljusspektrumet. Solljuset innehåller smala mörka band vid våglängder som absorberas av gaser i solen eller jordens atmosfär. Där är det reflekterade bakgrundsljuset svagare, vilket gör växternas bidrag lättare att beräkna. FLORIS har konstruerats för att mäta spektrumet med mycket hög upplösning kring dessa band och skilja ut växtsignalen efter korrigering för atmosfärens påverkan. Det första avgörande testet blir om instrumentet når den avsedda mätnoggrannheten i omloppsbana.

En fluorescensmätning kan inte tolkas isolerat. En svag signal kan bero på stressade grödor, men också på gles växtlighet som absorberar lite ljus. FLEX ska därför flyga tillsammans med en Sentinel-3-satellit i samma omloppsbana. Instrumenten på Sentinel-3 mäter reflekterat ljus i flera våglängdsband, vilket ger information om växttäcket och bladens egenskaper. Satellitens värmesensor mäter samtidigt markytans temperatur. Den stiger när torkstressade växter sluter sina klyvöppningar och avdunstningen inte längre kyler dem. Tillsammans ger mätningarna bättre underlag för modeller över hur mycket koldioxid växtligheten faktiskt binder.

FLEX ska inledningsvis samverka med Sentinel-3A, som har befunnit sig i omloppsbana sedan 2016. Sentinel-3C, som följde med vid samma uppskjutning, ska först genomgå sin egen driftsättning och därefter ta över rollen. Den gemensamma raketen sparade ett uppskjutningstillfälle, men skapade inte omedelbart ett fungerande observationspar.

Nästa steg

Tidigare mätningar från marken och rymden ger stöd för metoden. I en skog i Colorado följde kontinuerliga fluorescensmätningar hur fotosyntesen aktiverades under året, trots att de vintergröna träden behöll sin färg. En studie från 2026 visade att fluorescensen i TROPOMI-data började minska omkring två år innan skogar som angripits av skalbaggar synligt dog. Resultaten tyder på att signalen innehåller relevant ekologisk information, men bygger på instrument med andra konstruktioner och geografiska skalor än FLEX.

På uppskjutningsdagen fanns ännu ingen kalibrerad fluorescenskarta från FLEX. Satelliten ska komplettera de befintliga kartorna över växtlighetens struktur med en signal för dess biologiska aktivitet. Driftsättningen måste nu visa om FLORIS kan mäta denna signal tillförlitligt med den utlovade rumsliga upplösningen.