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L’ESA vuole vedere dallo spazio quando una pianta soffre
L’ESA si prepara a lanciare in autunno FLEX, un satellite per l’osservazione della Terra progettato per misurare il tenue bagliore emesso dalle piante durante l’assorbimento della luce solare. La missione dovrà produrre mappe globali dell’attività vegetale, offrendo ai ricercatori un nuovo strumento per studiare coltivazioni, foreste ed ecosistemi sottoposti a siccità, calore o altri fattori di pressione ambientale.
Il segnale cercato è la fluorescenza vegetale, una piccolissima frazione dell’energia assorbita dalla clorofilla che viene riemessa sotto forma di luce. La sua intensità varia insieme al funzionamento della fotosintesi e alle condizioni della pianta. Non rappresenta una diagnosi automatica, ma può integrare altri dati satellitari e osservazioni sul terreno per valutare come la vegetazione reagisce all’ambiente.
Il cuore scientifico del satellite è FLORIS, uno spettrometro capace di separare e analizzare intervalli di lunghezze d’onda molto vicini. Lo strumento coprirà lo spettro compreso tra 500 e 780 nanometri, concentrando le misurazioni più dettagliate nelle bande dove la debole emissione delle piante può essere distinta dalla luce solare riflessa e dagli effetti dell’atmosfera.
Per combinare elevata risoluzione spettrale e ampia copertura, lo strumento utilizza una doppia fenditura in silicio. I ricercatori del Fraunhofer IOF di Jena hanno fabbricato due aperture larghe 85 micrometri e lunghe 44,15 millimetri, ammettendo una deviazione massima di appena un micrometro. Se fossero più larghe o più strette, sul rilevatore arriverebbe una quantità di luce inadeguata e il segnale utile diventerebbe più difficile da ricostruire.
La lavorazione ha richiesto una specifica procedura litografica, seguita dall’incisione controllata dei wafer e dall’applicazione di un rivestimento nero per limitare i riflessi indesiderati. Anche l’allineamento è critico: l’elemento in silicio è stato posizionato con una precisione inferiore a cinque micrometri. Due specchi guidano poi la luce verso i sensori e presentano una rugosità di appena 0,3 nanometri, paragonabile alla distanza tra pochi atomi.
L’insieme deve mantenere queste tolleranze durante le vibrazioni, le accelerazioni e gli sbalzi termici del lancio. Una volta in orbita, FLEX dovrebbe realizzare mappe mensili con una risoluzione spaziale di 300 per 300 metri. Variazioni della fluorescenza potrebbero segnalare uno stress idrico o termico prima che alterazioni evidenti delle foglie siano riconoscibili nelle immagini ottiche convenzionali.
Il decollo è previsto su un razzo Vega-C dalla Guyana francese. La missione nominale durerà almeno tre anni e mezzo e osserverà più cicli stagionali nei due emisferi. I dati potranno migliorare i modelli degli scambi di carbonio e acqua tra vegetazione e atmosfera, sostenendo la ricerca sugli effetti del cambiamento climatico. Le misure dovranno comunque essere interpretate insieme alle condizioni meteorologiche e alle caratteristiche delle diverse specie vegetali.
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