Je leest:

Zonnevlammen storen GPS

Zonnevlammen storen GPS

Auteur: | 27 september 2006

Uitbarstingen op de zon storen het Global Positioning System GPS, denken onderzoekers van de Amerikaanse Cornell Universiteit. In het zonnemaximum, als zonnevlam na zonnevlam radiostraling de ruimte in schiet, valt mogelijk tot 90% van het GPS-signaal weg. Een flink probleem, want steeds meer diensten maken gebruik van de navigatiemethode.

Zonnevlammen die alle GPS-ontvangers uitschakelen, vliegtuigen die tijdens moeilijke landingen de weg kwijtraken en TomTom-gebruikers die ineens blind rijden. Het klinkt als een tweede millenium bug, maar als we hoogleraar Paul Kintner Jr. en zijn afstudeerder Alessandro Cerruti van de Amerikaanse Cornell Universiteit moeten geloven, staat het Global Positioning Network zware tijden te wachten.

Over vijf jaar zit onze zon in het maximum van haar 11-jaarlijkse cyclus. Magnetisch actieve zonnevlekken braken dan plasmawolken uit met evenveel energie als miljoenen waterstofbommen. De radiostraling die bij zo’n zonnevlam vrijkomt is volgens Kintner en Cerruti sterk genoeg om het radiosignaal van GPS-satellieten te overstemmen. Het tweetal publiceert daarover in het blad Space Weather.

Zonnevlam, waargenomen met de NASA/ESA-satelliet SOHO in een baan om de zon. De zonneschijf is afgedekt omdat het licht ervan de zonnevlam zou overstralen. De magnetisch gevangen bogen plasma zijn groter dan de aarde.Bij een zonnevlam komt evenveel energie vrij als bij de explosie van 10 miljoen waterstofbommen. bron: SOHO / NASA / ESA. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Mysterieus signaalverlies

Cerruti ontdekte de invloed van de zon op het GPS-signaal bij toeval. De afstudeerder onderzocht aan het Arecibo observatorium in Puerto Rico de elektrisch geladen ionosfeer van de aarde, toen op 7 september 2005 het signaal van zijn GPS-ontvanger wegviel. Precies op het moment dat de zon een bescheiden zonnevlam lanceerde. Niet alleen Cerruti’s eigen apparaat, maar ook de andere vijf SCINTMON-ontvangers die Cornell gebruikt om de ionosfeer te onderzoeken hadden op dat moment hun GPS-signaal verloren. Cerruti vroeg gegevens op bij de Amerikaanse Federal Aviation Agency (FAA) en de luchtmacht; uiteenlopende types GPS-ontvangers aan de dagzijde van de aarde hadden tegelijk met zijn eigen ontvanger signaalproblemen gehad.

GPS-satelliet. Deze satellieten hebben allemaal een nauwkeurige atoomklok aan boord en zenden een signaal uit met daarin telkens de tijd van verzenden. Uit de reistijd tussen uitzenden en ontvangst kan een ontvanger de afstand tot de satelliet berekenen; vier satellieten volstaan om de positie van de ontvanger tot op een paar meter nauwkeurig vast te leggen. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Hoe kan een hete wolk plasma een navigatiesysteem storen? Zonnevlammen, herinnerde Cerruti’s begeleider Kintner zich, produceren niet alleen plasma maar ook radiostraling. Die overstemt de radiofrequentie waar de GPS-satellieten gebruik van maken. De bescheiden vlam had al genoeg vermogen om de helft van het GPS-signaal weg te drukken. Zware uitbarstingen, zoals de zonnevlammen die tijdens het zonnemaximum in 2010 en 2011 worden verwacht, kunnen tot 90% van het signaal verstoren. Ook Europa’s concurrent van het GPS-netwerk, Galileo, heeft in principe last van zonnevlammen.

SOHO-opnames van de zon. Links het zonneminimum van 1996 en rechts het zonnemaximum van 2000. De toename van het aantal magnetisch actieve zonnevlekken is duidelijk te zien. bron: SOHO / NASA / ESA. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

‘De FAA wil binnenkort dat elk vliegtuig zijn positie bijhoudt met een GPS-ontvanger en die doorstuurt naar de vluchtleiding’, waarschuwt Cerruti. ‘Maar wat als er op een dag een zonnevlam ontstaat? Het GPS-signaal wordt gestoord, de ontvanger weet niet meer waar hij is – een mogelijke nachtmerrie. Nu we weten hoe sterk het effect is, kunnen we er misschien iets aan doen.’

Cerruti’s begeleider Kintner is niet zo optimistisch. Volgens hem zijn er maar twee manieren om het GPS-netwerk ook tijdens een zonnevlam in werking te houden: ‘je kunt software gebruiken die heel zwakke signalen uit de ruis van de zonnevlam filtert’, legt hij uit, ‘of je moet de satellieten aanpassen met versterkers om signaal op te voeren.’ Die eerste optie maakt grootschalige aanpassingen van bestaande ontvangers nodig en de tweede optie vraagt om een nieuw type GPS-satelliet, dat nog niet eens op de tekentafel ligt. ‘De beste manier om hiermee om te gaan is dat we ervan bewust zijn dat het GPS-netwerk soms uit kan vallen’, denkt Kintner.

Origineel bericht

Global Positioning System

Zonnevlammen

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 27 september 2006

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.