Satellit FLEX macht Photosynthese weltweit sichtbar

Pflanzen leuchten, wenn sie Photosynthese betreiben, allerdings so schwach, dass kein menschliches Auge das Signal wahrnimmt. Die ESA-Mission FLEX will genau dieses Leuchten ab dem 15. September 2026 erstmals weltweit aus dem Orbit kartieren. Der Satellit misst, wie aktiv Pflanzen Sonnenenergie in Biomasse umwandeln, und zeigt Trockenstress oder Hitzeschäden oft schon, bevor Blätter sichtbar welken. Damit könnten Forscher:innen künftig frühzeitig erkennen, wo Wälder unter Wassermangel leiden oder Ernten durch Hitze gefährdet sind. Das Forschungszentrum Jülich begleitet die Mission seit ihrer Auswahl im Jahr 2015 und bereitet die spätere Nutzung der Daten vor.

Ein schwaches Leuchten als Frühwarnsystem

Chlorophyll gibt einen kleinen Teil der aufgenommenen Sonnenenergie als Fluoreszenz wieder ab. Dieses Signal verändert sich mit der Photosyntheseaktivität und reagiert empfindlich auf Umweltstress. Bisherige Satelliten verfolgen zwar seit Jahrzehnten, wie grün und ausgedehnt Vegetation erscheint, doch die tatsächliche Photosyntheseleistung lässt sich daraus nur indirekt ableiten. FLEX schließt diese Lücke, indem es die Fluoreszenz direkt misst und daraus globale Karten der Pflanzenaktivität erstellt.

Präzisionsoptik für ein winziges Signal

Für die Messung reicht ein gewöhnliches Kamerasystem nicht aus. An Bord von FLEX sitzt das Fluorescence Imaging Spectrometer FLORIS, das die Fluoreszenz aus rund 814 Kilometern Höhe erfasst und globale Karten mit einer Auflösung von 300 mal 300 Metern liefert. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik hat für dieses Spektrometer eine Doppelspalt-Baugruppe aus Silizium sowie zwei Präzisionsspiegel gefertigt, die das einfallende Licht auf die Detektoren lenken. Nur mit dieser Genauigkeit lässt sich das schwache Fluoreszenzsignal von störenden Einflüssen wie Wolken oder Aerosolen trennen.

Start im Tandem mit Sentinel-3

Der Start ist für den 15. September 2026 um 03:21 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana geplant. Eine Vega-C-Rakete bringt FLEX gemeinsam mit dem Erdbeobachtungssatelliten Sentinel-3C ins All. FLEX fliegt anschließend im Tandem mit Sentinel-3A, dessen Instrumente Wolken, Aerosole, Wasserdampf und Eigenschaften der Landoberfläche erfassen. Diese Zusatzdaten helfen dabei, atmosphärische Störeinflüsse herauszurechnen und die Fluoreszenzwerte richtig einzuordnen. Die geplante Missionsdauer beträgt mindestens dreieinhalb Jahre, bei einer Wiederholrate von 27 Tagen für jede beobachtete Fläche.

Jülich prüft und vermittelt die Daten

Das Institut für Bio- und Geowissenschaften, Pflanzenwissenschaften (IBG-2) am Forschungszentrum Jülich entwickelt Sensorsysteme für Vergleichsmessungen am Boden und aus Flugzeugen. Mit diesen Instrumenten überprüfen die Forscher:innen die Satellitendaten nach dem Start in internationalen Kampagnen. Institutsleiter Uwe Rascher gehört zudem der Mission Advisory Group von FLEX an. Für die spätere Datennutzung betreibt Jülich das deutsche FLEX-Projektbüro im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Das Büro unter Leitung von Juliane Bendig baut eine Nutzergemeinschaft auf und erleichtert Wissenschaftler:innen den Zugang zu den frei verfügbaren Daten. Die Einsatzfelder reichen von Klimaforschung über Landwirtschaft bis zum Umweltmonitoring, wobei die Aussagekraft der Messungen von sorgfältiger Kalibrierung und dem Abgleich mit Referenzdaten abhängt. Erst nach dieser Prüfphase können Wissenschaftler:innen die globalen Photosynthesekarten für konkrete Fragestellungen zum Kohlenstoff- und Wasserkreislauf nutzen.

via FZ Jülich