A műholdak az Egyenlítő környékén néha elveszíthetik a navigációs jelet. A Swarm segítségével rájöttek, miért.
A jelenségre az alacsony Föld körüli pályán keringő műholdaknál figyeltek fel, általában akkor, amikor azok Afrika és Dél-Amerika között az Egyenlítő fölött jártak. Az Európai Űrügynökség (ESA) ugyancsak alacsony pályán keringő Swarm műholdjaival sikerült megtalálni a különös jelentség okát.
A GPS-holdak jelei (sárga egyenesek) megszakadhatnak, ha egy alacsonyabban repülő műhold – például valamelyik Swarm – átrepül egy egyenlítői plazmairregularitáson. A zöld görbe az elektronsűrűség profilja, amelyet az egyik Swarm egy ilyen irregularitáson történő áthaladása közben mért. (Kép: ESA / ATG medialab)
A 2013-ban indított három Swarm a Föld magjából, köpenyéből, kérgéből, óceánjaiból, ionoszférájából és magnetoszférájából eredő mágneses teret méri, és ami a legfontosabb, kibogozza azokat, vagyis szétválasztja a különböző forrásból eredő tereket. Sok más műholdhoz hasonlóan a Swarmok fedélzetén is GPS vevőkkel határozzák meg a mérések pontos helyét, illetve a műholdak pályáját. A GPS-vétel azonban időnként megszakad. A Swarmok pályán töltött első két éve alatt ez nem kevesebb mint 166-szor fordult elő. A Space Weather című folyóiratban a közelmúltban megjelent tanulmány szerzői közvetlen kapcsolatot találtak a jelek elveszése és az ionoszférában 300–600 km közötti magasságban fellépő „viharok” között. Ezek a viharok korábban sem voltak ismeretlenek a kutatók előtt, azonban közvetlen kapcsolatukat a GPS-jelek elveszítésével csak most sikerült kimutatni. A felfedezés azért éppen a Swarmok segítségével született, mert ez volt az első eset, amikor az ionoszféra paramétereit mérő műhold fedélzetén nagy pontosságú GPS-vevő is működött.
A piros pontok mutatják azokat a helyeket, ahol a Swarm–C műhold 2013. november és 2015. március között elveszítette a GPS-jeleket. Kiderült, hogy a jelenséget az egyenlítői plazmabuborékok okozzák. A zöld vonal a geomágneses egyenlítőt jelöli. (Kép: NASA blue marble / GFZ Potsdam / ESA)
Ezek az ionoszférikus viharok olyankor következnek be, amikor az ionoszférában lévő elektronok egyszerre nagy számban valamilyen változáson mennek keresztül. Ez általában a napnyugta és éjfél közötti néhány órában, a Föld mágneses egyenlítője közelében következik be. Az ionoszférában az atomokat a Nap sugárzása ionizálja, ezért ott szabad elektronok vannak jelen. A vihar szétszórja az elektronokat, miáltal kis buborékok alakulnak ki, amelyek belsejében alig vagy egyáltalán nem ionizált a gáz. Ezek a buborékok megzavarják a GPS-jelek terjedését, ezért a műholdak elveszítik a jelet. A Swarmok esetében tapasztalt 166 jelvesztés közül 161 egybeesett egy ionoszférikus viharral. A további öt a sarkvidékék fölött következett be, mégpedig a napszél felerősödésekor, amikor ennek hatására a Föld mágneses tere „imbolyogni” kezdett.
A Földet körülvevő mágneses tér és az ott folyó elektromos áramok jelentős hatást gyakorolhatnak mindennapjainkra. A mágneses tér hatalmas buborékként képzelhető el, amely megvéd bennünket a kozmikus sugárzás és a napszél részecskéi bombázásától. (Kép: ESA / ATG medialab)
A felismerés nyomán áthangolták a Swarmok GPS-vevőit, így azok robusztusabbá, ellenállóbbá váltak, következésképpen csökkent a jelkiesések száma. Ugyanezt a megerősített védelmet más, GPS-szel navigáló műholdaknál is alkalmazni lehet. A jelenség tisztázása egyúttal fontos információt adott az ionoszféra működésének dinamikájáról. Kapcsolódó cikkek: Kapcsolódó linkek:
Mágneses óceánok, elektromos Föld
Az ESA földmegfigyelési tervei (2. rész)
A Föld mágneses tere az űrből
Elindult a Swarm
Egy egész „raj” követi a „Bajnokot”
A Swarm holdak GPS jelvesztéseinek oka (ESA)
ESA Swarm honlap
Csekély mértékben bár, de az óceánok is hozzájárulnak a Föld mágneses terének létrehozásához. Erre, és más érdekességekre derült fény az ESA Swarm műholdjai méréseinek köszönhetően.
