Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) steht an der Schwelle zu einem revolutionären Unterfangen bei der Beobachtung unseres Planeten. Die Entwicklung ihrer neuesten Mission aus dem Earth-Explorer-Programm, genannt FLEX (Fluorescence Explorer), hat einen entscheidenden Meilenstein erreicht, der den Übergang von der Entwicklungsphase in die Phase der abschließenden Vorbereitungen markiert. In den Anlagen des Unternehmens Thales Alenia Space in Cannes, Frankreich, wurde kürzlich eine äußerst heikle Operation durchgeführt: Das einzigartige und technologisch fortschrittliche Instrument der Mission wurde mit der Satellitenplattform verbunden, die es in den Orbit tragen wird. Diese komplexe Ingenieuraufgabe wurde erfolgreich abgeschlossen, nachdem das Instrument, das Herzstück der gesamten Mission, aus dem Werk des Unternehmens Leonardo in Florenz, Italien, geliefert wurde.

Diese Verbindung stellt den Höhepunkt jahrelanger Arbeit von Hunderten von Wissenschaftlern und Ingenieuren in ganz Europa dar und symbolisiert einen großen Schritt in Richtung des für 2026 geplanten Starts. Die FLEX-Mission verspricht, einen völlig neuen Einblick in die Gesundheit der Vegetation der Erde zu geben, und zwar auf eine Weise, die bisher nicht möglich war – durch die Messung des subtilen Leuchtens, das Pflanzen während der Photosynthese aussenden.

FLORIS – Das Auge, das die Gesundheit des Planeten überwachen wird

Das Schlüsselelement der FLEX-Mission ist ihr einziges Instrument, ein Fluoreszenz-Bildgebungsspektrometer, abgekürzt FLORIS. Mit unglaublicher Präzision entworfen und gebaut, hat FLORIS die Aufgabe, die Vegetationsfluoreszenz auf globaler Ebene zu kartieren. Seine Messungen werden es Wissenschaftlern erstmals ermöglichen, die photosynthetische Aktivität direkt zu quantifizieren und den Stresslevel, dem Pflanzen ausgesetzt sind, zu bewerten. Die Photosynthese ist zweifellos einer der wichtigsten biochemischen Prozesse auf der Erde; sie ist die Grundlage des Lebens, wie wir es kennen. Es ist der Prozess, bei dem Pflanzen, Algen und einige Bakterien Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid in Energie für ihr Wachstum umwandeln und dabei den Sauerstoff freisetzen, den wir atmen. Doch innerhalb dieses Prozesses verbirgt sich auch ein weniger bekanntes Phänomen.

Während Pflanzen Photosynthese betreiben, senden sie nämlich auch ein sehr schwaches rotes Leuchten aus, das als sonneninduzierte Chlorophyllfluoreszenz bekannt ist. Dieses Leuchten ist für das menschliche Auge völlig unsichtbar, trägt aber unschätzbar wertvolle Informationen. Die Intensität dieser Fluoreszenz steht in direktem Zusammenhang mit der Effizienz des photosynthetischen Prozesses. Wenn eine Pflanze gesund ist und optimale Wachstumsbedingungen hat – ausreichend Wasser, Nährstoffe und eine ideale Temperatur – ist das Fluoreszenzniveau stabil. Sobald die Pflanze jedoch unter Stress gerät, sei es durch Trockenheit, Krankheit, Umweltverschmutzung oder Nährstoffmangel, verlangsamt sich der Photosyntheseprozess, was sich fast augenblicklich in einer Veränderung des Fluoreszenzsignals widerspiegelt. Genau diese Veränderung, diesen stillen "Hilfeschrei" der Vegetation, werden die empfindlichen Sensoren des FLORIS-Instruments erfassen.

Revolution bei der Überwachung globaler Ökosysteme

Die Fähigkeit der FLEX-Mission, Stress bei Pflanzen zu erkennen, bevor sichtbare Anzeichen wie Blattverfärbung oder Welken auftreten, stellt eine wahre Revolution dar. Herkömmliche Methoden der Satelliten-Vegetationsüberwachung basieren auf der Messung des "Grüns", also der Chlorophyllmenge, doch solche Daten kommen oft zu spät. Wenn sich ein Blatt gelb färbt, ist der Schaden bereits entstanden. FLEX hingegen wird eine Frühwarnung liefern und rechtzeitige Eingriffe in der Land- und Forstwirtschaft ermöglichen.

Die gesammelten Daten werden ein breites Anwendungsspektrum haben. In der Landwirtschaft werden sie zur Optimierung der Bewässerung und Düngung beitragen, was zu Ertragssteigerungen und Kostensenkungen führen und zur globalen Ernährungssicherheit in einer Welt mit ständig wachsender Bevölkerung beitragen wird. Für Wissenschaftler, die den Klimawandel untersuchen, werden die Daten zur globalen photosynthetischen Aktivität einen entscheidenden Einblick in den globalen Kohlenstoffkreislauf bieten. Es wird möglich sein, genauer zu berechnen, wie viel Kohlendioxid die Wälder der Welt und andere Ökosysteme aus der Atmosphäre aufnehmen, was für die Entwicklung genauerer Klimamodelle entscheidend ist. Darüber hinaus wird die Mission helfen, die Auswirkungen extremer Wetterereignisse wie Hitzewellen und Dürren auf die Gesundheit von Ökosystemen auf dem ganzen Planeten besser zu verstehen.

Synergie von europäischer Industrie und Wissenschaft

Der Erfolg eines solch komplexen Projekts beruht auf der Zusammenarbeit und dem Fachwissen führender europäischer Technologieunternehmen. Die Rolle des Hauptauftragnehmers wurde dem Unternehmen Thales Alenia Space anvertraut, das die gesamte Kampagne zur Montage, Integration und Prüfung der Satellitenplattform leitete. Diese entscheidende Phase fand in ihren fortschrittlichen "Reinräumen" in Belfast, Nordirland, statt. Nachdem die Plattform vorbereitet war, wurde sie nach Cannes transportiert, wo sie ihr "Herz" – das FLORIS-Instrument – erwartete.

Für das Design und die Herstellung dieses hochentwickelten Instruments war das italienische Unternehmen Leonardo verantwortlich, ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich der elektro-optischen Systeme für die Raumfahrt. Ihre Experten in Florenz arbeiteten jahrelang an der Entwicklung eines Spektrometers, das extrem schwache Signale aus einer Höhe von über 800 Kilometern erfassen und gleichzeitig alle Störungen durch von der Erdoberfläche reflektiertes Sonnenlicht herausfiltern kann.

Jetzt, da Plattform und Instrument endlich zu einer Einheit verbunden sind, tritt der Satellit in die letzte Phase der strengen Tests ein. Ingenieure werden eine Reihe von Überprüfungen durchführen, um sicherzustellen, dass der Satellit den extremen Bedingungen des Starts – starken Vibrationen und Lärm – standhält und in der rauen Umgebung des Weltraums, die Vakuum und großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, einwandfrei funktioniert. Jedes System, von der Stromversorgung und Kommunikation bis hin zur thermischen Kontrolle und dem Instrument selbst, wird detaillierten Prüfungen unterzogen. Wenn alles nach Plan verläuft, wird der FLEX-Satellit bereit sein für seine Reise in den Orbit, wo er seine vierjährige Mission zur Beobachtung des Pulses unseres Planeten beginnen wird.