Nietypowe rozwiązanie zagadki zakłóceń GPS w satelitach ESA

8 listopada 2016, 15:44
Miejsca utraty sygnału GPS przez satelity Swarm. Ilustracja: NASA blue marble/GFZ Potsdam/ESA
Wizja artystyczna konstelacji satelitarnej Swarm, ilustracja: ESA–P. Carril

Skromna konstelacja trzech należących do Europejskiej Agencji Kosmicznej satelitów Swarm od 2013 r. mierzy różnice w polu magnetycznym wokół Ziemi. W tym czasie wielokrotnie dochodziło do krótkotrwałych przerw w działaniu opartego o GPS systemu pozycjonowania tych urządzeń. Wszystkiemu winne burze w jonosferze.

Satelity Swarm poruszają się po niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Do precyzyjnego określania ich pozycji oraz lokalizacji przeprowadzanych pomiarów pola magnetycznego ich operatorzy wykorzystują system GPS. Raz na jakiś czas urządzenia Swarm na krótki czas tracą jednak łączność z orbitującymi znacznie wyżej satelitami amerykańskiego Globalnego Systemu Pozycjonowania.

Podczas dwóch pierwszych dwóch lat działania Swarm 166 razy doszło do takiej utraty kontaktu. Najczęściej zdarzało się to podczas przelotu satelity mierzącego pole magnetyczne nad równikiem, pomiędzy Afryką a Ameryką Południową.

Miejsca utraty sygnału GPS przez satelity Swarm. Ilustracja: NASA blue marble/GFZ Potsdam/ESA

Wyniki nowych badań wskazują, że za zaburzenia komunikacyjne między satelitami Swarm, a GPS odpowiadają burze w jonosferze, na wysokości 300-600 km nad powierzchnią Ziemi. Jonosfera to obszar, w którym na atomy oddziałuje promieniowanie słoneczne, co prowadzi do uwalniania elektronów. Do burz dochodzi gdy gwałtownie zmienia się liczba elektronów w jonosferze. Zwykle zdarza się to w okolicach ziemskiego równika magnetycznego, w ciągu kilku godzin pomiędzy zachodem Słońca nad danym obszarem a lokalną północą.

Podczas burzy wolne elektrony grupują się, pozostawiając puste przestrzenie – bańki pozbawione zjonizowanego materiału. Właśnie te bańki powodują, że odbiorniki sygnału GPS w satelitach Swarm na krótko tracą sygnał. Burze w jonosferze spowodowały 161 takich wydarzeń we wspomnianym dwuletnim okresie. Pozostałe pięć zaburzeń miało miejsce nad obszarami polarnymi i związane było z silnym wiatrem słonecznym, który „potrząsał” ziemską magnetosferą.

Badania nad wpływem burz jonosferycznych pozwolą w przyszłości ulepszyć odbiorniki sygnału GPS, tak, żeby satelity były mniej narażone na utratę pozycjonującego sygnału. Jednocześnie zwiększa się nasza wiedza o dynamice jonosfery związanej z aktywnością Słońca.

KomentarzeLiczba komentarzy: 0
No results found.