Onderzoekers van de Universiteit van Bath hebben nieuwe inzichten gekregen in de mechanismen van het noorderlicht, een kans bieden om betere satelliettechnologie te ontwikkelen die uitval veroorzaakt door dit natuurlijke fenomeen kan voorkomen.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het natuurlijke licht van het noorderlicht - ook wel Aurora Borealis genoemd - interfereert met de signalen van Global Navigation Satellite Systems (GNSS) waarop sterk wordt vertrouwd in de transport- en burgerluchtvaartindustrie.

De aanwezigheid van plasmaturbulentie in het noorderlicht werd traditioneel verantwoordelijk geacht voor het veroorzaken van GNSS-onnauwkeurigheden. Echter, dit laatste onderzoek wees uit dat turbulentie niet bestaat, nieuwe voorstellen, onbekende mechanismen zijn in feite verantwoordelijk voor uitval van GNSS-signalen.

Turbulentie blijkt niet te bestaan

Dit is de eerste keer dat is aangetoond dat turbulentie niet plaatsvindt binnen het noorderlicht en deze nieuwe kennis zal nieuwe technologische oplossingen mogelijk maken om deze storingen te verhelpen.

Het onderzoeksteam van het Department of Electronic &Electrical Engineering van de University of Bath heeft in samenwerking met de European Incoherent Scatter Scientific Association (EISCAT) het noorderlicht waargenomen in Tromsø, Noord Noorwegen, waar ze het noorderlicht gelijktijdig observeerden en analyseerden met behulp van radar en een co-located GNSS-ontvanger.

GNSS-signalen werden gebruikt om vast te stellen hoe het noorderlicht de GPS-signalen verstoort. Radaranalyse leverde een visuele momentopname van de samenstelling van dit beroemde en spectaculaire fenomeen.

GNSS wordt gebruikt om de geografische locatie van de ontvanger van een gebruiker overal ter wereld te bepalen. Over de hele wereld zijn talloze systemen in gebruik, waaronder het algemeen bekende Global Positioning System (GPS) van de Verenigde Staten, het Global Orbiting Navigation Satellite System (GLONASS) van de Russische Federatie en Galileo in Europa.

Elk van de GNSS-systemen maakt gebruik van een constellatie van satellieten in een baan om de aarde op een hoogte van 20, 000 km satellieten, samenwerken met een netwerk van grondstations. Oorspronkelijk ontwikkeld door de Amerikaanse regering voor militaire navigatie, satellietnavigatiesystemen worden nu veel gebruikt door iedereen met een GNSS-apparaat, zoals een navigatiesysteem in de auto, mobiele telefoon of handheld navigatiesysteem, die de radiosignalen kan ontvangen die de satellieten uitzenden.

Het noorderlicht komt voor op de magnetische noord- en zuidpool, en zijn het resultaat van botsingen tussen gasvormige deeltjes in de atmosfeer van de aarde met geladen deeltjes die vrijkomen uit de atmosfeer van de zon.

Informeren van nieuwe, robuustere technologie

De onderzoekers zijn van mening dat dit verbeterde begrip van het noorderlicht de creatie van nieuwe soorten GNSS-technologie zal stimuleren die robuust zijn tegen de verstoringen van het noorderlicht, en helpen bij het beïnvloeden van GNSS-regelgeving die wordt gebruikt in industrieën zoals de burgerluchtvaart, landbeheer, drone-technologie, mobiele communicatie, vervoer en zelfrijdende voertuigen.

Hoofdonderzoeker en docent bij de afdeling Electronic &Electrical Engineering aan de Universiteit van Bath, Dr. Biagio Forte, zei:"Met toenemende afhankelijkheid van GNSS met de geplande introductie van 5G-netwerken en autonome voertuigen die sterk afhankelijk zijn van GNSS, de behoefte aan nauwkeurige en betrouwbare satellietnavigatiesystemen overal ter wereld is nog nooit zo kritiek geweest.

"De potentiële impact van onnauwkeurige GNSS-signalen kan ernstig zijn. Hoewel storingen in mobiele telefoons mogelijk niet levensbedreigend zijn, onbetrouwbaarheid van satellietnavigatiesystemen in autonome voertuigen of drones die nuttige ladingen leveren, kan leiden tot ernstige schade aan mens en milieu.

"Dit nieuwe begrip van de mechanismen die van invloed zijn op GNSS-uitval zal leiden tot nieuwe technologie die veilige en betrouwbare satellietnavigatie mogelijk maakt."