La stratosfera terrestre è conosciuta da tutti noi, e una parte di essa, l’ionosfera, è un strato di plasma debolmente ionizzato. Si estende da 50 a 1.500 km sopra la superficie del pianeta. Questo strato, pur essendo diffuso, è sufficiente a interferire con le comunicazioni satellitari e i sistemi di navigazione. Un team di ricercatori ha proposto un’idea intrigante: utilizzare milioni di telefoni cellulari per mappare l’ionosfera, sfruttando le loro antenne GPS.
L’ionosfera è un livello dell’atmosfera terrestre in cui la radiazione ionizza atomi e molecole. La radiazione solare in arrivo è la causa principale che energizza i gas, portandoli a perdere elettroni e a diventare carichi elettricamente. Questo processo crea una regione di particelle cariche, conosciute come plasma. L’ionosfera gioca un ruolo fondamentale nelle comunicazioni radio, poiché le sue particelle ionizzate riflettono e rifraggono le onde radio verso la Terra, facilitando così la comunicazione a lungo raggio. La sua densità e, sorprendentemente, la sua composizione cambiano con l’attività solare.
Una vista dell’atmosfera terrestre dallo spazio. Credito: NASA
In un recente articolo pubblicato su Nature, un team di ricercatori di Google ha utilizzato dati provenienti da oltre 40 milioni di cellulari per mappare le condizioni dell’ionosfera. L’idea di utilizzare segnali provenienti da diversi utenti è particolarmente affascinante e questo studio contribuirà a migliorare la navigazione satellitare e la nostra comprensione delle regioni superiori della nostra atmosfera. Non abbiamo ancora una comprensione completa delle proprietà dell’ionosfera in regioni come l’Africa e il Sud America, quindi questo studio colmerà lacune significative.
L’ionosfera può ritardare i segnali radio che viaggiano verso la Terra dai satelliti, in particolare dai satelliti GPS e di navigazione. Per questi segnali di navigazione, è cruciale la tempistica e va garantita una precisione nell’ordine dei nanosecondi. Una comprensione accurata dell’ionosfera è essenziale per il corretto funzionamento di tali sistemi, permettendo opportunità di localizzazione con incredibile precisione.
NavCube, risultato di una fusione tra le tecnologie SpaceCube 2.0 sviluppata da Goddard e quelle GPS Navigator, potrebbe rivestire un ruolo fondamentale nel dimostrare le comunicazioni a raggi X nello spazio, una possibile prima per la NASA. Credito: NASA/W. Hrybyk
Utilizzando dati da stazioni a terra, gli ingegneri possono creare mappe in tempo reale della densità ionosferica. Per ottenere queste mappe, i dati vengono ricevuti su due frequenze diverse dallo stesso satellite e i tempi di arrivo vengono confrontati. A seconda della densità dell’ionosfera, le onde a bassa frequenza vengono rallentate più dei segnali ad alta frequenza. Ignorare questi fattori potrebbe comportare errori nei sistemi GPS e di navigazione superiori ai 5 metri.
La ricezione di più frequenze è alla portata della maggior parte dei telefoni cellulari, e questo approccio è stato al centro dello studio. Tuttavia, c’è del rumore nei dati ricevuti dai cellulari, ma il team di Google ha scoperto che combinando i segnali di un gran numero di telefoni è possibile ridurre significativamente il rumore.
Attualmente, lo studio è limitato ai telefoni Android. Chiunque abbia consentito la condivisione dei propri dati sensoriali ha potuto contribuire alla ricerca. Già finora, i dati hanno rivelato la presenza di plasma nell’ionosfera al di sopra del Sud America, cosa che non era stata osservata in precedenza.
Fonte : Mappatura dell’ionosfera con milioni di telefoni