APEX and ARES Instruments

APEX/CWIS and research aircraft

The APEX instrument, an imaging spectrometer which, like a camera, records the Earth's surface in hundreds of color channels and can measure plant's health or the concentration of exhaust gases in the atmosphere. The successor to APEX is part of the new Airborne Research Facility for the Earth System (ARES) and is to be stationed by the UZH Space Hub at Duebendorf Airfield.

Wissenschaftler scannen die Lägern im Dienste der Raumfahrt

APEX Kali

Regelmässig scannen Wissenschaftler der Universität Zürich die Lägern aus der Luft. Dabei kommt ein Spektrometer zum Einsatz, das im Rahmen des PRODEX Programms der Europäischen Raumfahrtagentur entwickelt wurde. Mit den Aufnahmen können Rückschlüsse u.a. auf den Zustand des Ökosystems und die Zusammensetzung der Atmosphäre gezogen werden.

Am 07. Juni 2019 erfolgte die erste Flugmission über den Gebirgsausläufer in diesem Jahr. Dr. Andreas Hueni und Carmen Meiller vom Institut für Geographie kalibrierten das Aufnahmegerät mit dem Namen „APEX“ vom Boden aus. Die Flugcrew steuerte APEX dann in einem Kleinflugzeug drei Mal über die Lägern.

„APEX“ steht für „Airborne Prism Experiment“ und ist ein Gerät mit einem speziellen Spektrometer, entwickelt von einem schweizerisch-belgischen Team im Rahmen des PRODEX Programms der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA). Das Instrument registriert Licht in einem Wellenlängenbereich von ca. 400 nm bis 2500 nm und damit auch für das menschliche Auge unsichtbare Infrarotstrahlung. Das Besondere dabei: Es registriert viele kleine Wellenlängenbereiche, womit eine detaillierte Auflösung nach Strahlungsfrequenz erfolgt.

Mithilfe dieser unterschiedlichen Strahlungsfrequenzen können vielfältige Untersuchungen durchgeführt werden, die Methode ist auch als Spektroskopie bekannt. Zum Beispiel können die Forscher die Zusammensetzung der Atmosphäre ermitteln, darunter die Menge an Stickstoffdioxid.

Weiterhin können die Wissenschaftler mit den Daten, die APEX generiert, Rückschlüsse auf die Gesundheit und genetische Varianz von Pflanzen ziehen. In dieser Hinsicht beobachtet das APEX-Team die Flora der Lägern bereits seit etwa zehn Jahren.

Für solche Experimente brauchen Biologen normalerweise Pflanzenproben, die aus abgelegenen und unwegsamen Gegenden, wie Urwäldern und Hochgebirgen, jedoch nur schwer zu bekommen sind. Solche Probleme löst das Forschungsfeld der Fernerkundung, auf Englisch „Remote Sensing“, in dessen Rahmen auch grosse Gebiete räumlich kartiert werden können.

Die Fortschritte in der Flugzeug-gestützen, abbildenden Spektroskopie sollen schliesslich der Raumfahrt zugutekommen. Die Erfahrung, die das APEX-Team sammelt, wird von der ESA für den Bau ähnlicher Instrumente verwendet, die später im Weltall ihre Arbeit verrichten.