Jena. Die ESA-Erdbeobachtungsmission FLEX ist erfolgreich ins All gestartet. Mit an Bord sind hochpräzise optische Komponenten aus Jena vom Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF.

Das Fraunhofer IOF hat für das Spektrometer an Bord des Satelliten eine Doppelspalt-Baugruppe auf Siliziumbasis sowie zwei hochpräzise Spiegel entwickelt und gefertigt. Das Spektrometer soll die durch Sonnenlicht angeregte Fluoreszenz von Pflanzen aus der Erdumlaufbahn erfassen. Die Daten sollen neue Erkenntnisse über die photosynthetische Aktivität, den Gesundheitszustand und Stress von Vegetation liefern.

Herzstück des Satelliten ist das »Fluorescence Imaging Spectrometer«, kurz: FLORIS. Anders als viele andere Spektrometer arbeitet FLORIS nicht mit einem einzelnen Lichtkanal, sondern mit zweien: Ein Kanal liefert besonders hochaufgelöste Informationen zu eng benachbarten Wellenlängen, der zweite erfasst einen breiteren Bereich des Lichtspektrums. Voraussetzung dafür ist eine äußerst präzise Doppelspalt-Baugruppe.

„Die von Pflanzen ausgesendeten Fluoreszenzsignale sind sehr schwach. Damit FLORIS diese Signale zuverlässig analysieren kann, müssen die optischen Komponenten mit außergewöhnlicher Präzision gefertigt und montiert sein“, sagt Dr. Falk Kemper, Projektleiter im FLEX-Projekt am Fraunhofer IOF. „Der Doppelspalt ermöglicht die Kombination aus hoher spektraler Auflösung und breiter Spektralerfassung. Seine Herstellung bewegte sich an der Grenze des technisch Machbaren.“

Für die Fertigung entwickelten die Fraunhofer-Forschenden eine spezielle lithografische Prozesskette für Silizium-Wafer. Dabei wurden die Wafer maskiert, strukturiert und zeitgesteuert nassgeätzt. Anschließend erhielten die Schlitze eine schwarze Beschichtung, um die geforderten optischen Eigenschaften zu erreichen und störende Reflexionen zu minimieren.

Neben dem Doppelspalt fertigte das Fraunhofer IOF zwei Spiegel, die in der Schlitzbaugruppe integriert sind. Sie lenken das einfallende Licht auf die Detektoren der Spektrometer. 

Die Daten von FLEX sollen unter anderem die Beobachtung von Ökosystemen, Landwirtschaft und Wäldern verbessern sowie neue Grundlagen für die Klima- und Vegetationsforschung schaffen.