Des chercheurs de l'Université de Bath ont acquis de nouvelles connaissances sur les mécanismes des aurores boréales, offrant une opportunité de développer une meilleure technologie satellitaire qui peut annuler les pannes causées par ce phénomène naturel.

Des recherches antérieures ont montré que les lumières naturelles des aurores boréales - également connues sous le nom d'aurore boréale - interfèrent avec les signaux des systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) qui sont fortement utilisés dans les industries des transports et de l'aviation civile.

La présence de turbulence de plasma dans les aurores boréales était traditionnellement considérée comme responsable des imprécisions du GNSS. Cependant, cette dernière recherche a révélé que la turbulence n'existe pas, suggérer de nouveaux, des mécanismes inconnus sont en fait responsables de pannes sur les signaux GNSS.

La turbulence n'existe pas

C'est la première fois qu'il est démontré qu'il n'y a pas de turbulences au sein des aurores boréales et cette nouvelle connaissance permettra de nouvelles solutions technologiques pour pallier ces pannes.

L'équipe de recherche du département de génie électronique et électrique de l'Université de Bath, en collaboration avec l'Association scientifique européenne de la dispersion incohérente (EISCAT), a observé les aurores boréales à Tromsø, nord de la Norvège, où ils ont observé et analysé les aurores boréales simultanément à l'aide d'un radar et d'un récepteur GNSS co-localisé.

Les signaux GNSS ont été utilisés pour identifier comment les aurores boréales interfèrent avec les signaux GPS. L'analyse radar a fourni un instantané visuel de la composition de ce phénomène célèbre et spectaculaire.

Le GNSS est utilisé pour localiser l'emplacement géographique du récepteur d'un utilisateur n'importe où dans le monde. De nombreux systèmes sont utilisés à travers le monde, y compris le système de positionnement global (GPS) des États-Unis, largement connu, le système mondial de navigation par satellite en orbite de la Fédération de Russie (GLONASS) et Galileo en Europe.

Chacun des systèmes GNSS utilise une constellation de satellites en orbite autour de la Terre à une altitude de 20, satellites à 000 km, en collaboration avec un réseau de stations au sol. Développé à l'origine par le gouvernement américain pour la navigation militaire, les systèmes de navigation par satellite sont maintenant largement utilisés par toute personne possédant un appareil GNSS, comme un GPS embarqué, téléphone portable ou unité de navigation portable, qui peut recevoir les signaux radio que les satellites diffusent.

Les aurores boréales se produisent aux pôles magnétiques nord et sud, et sont le résultat de collisions entre des particules gazeuses dans l'atmosphère terrestre avec des particules chargées libérées de l'atmosphère solaire.

Informer de nouveaux, une technologie plus robuste

Les chercheurs pensent que cette meilleure compréhension des aurores boréales informera la création de nouveaux types de technologies GNSS robustes contre les perturbations des aurores boréales, et aider à influencer les réglementations GNSS utilisées dans des industries telles que l'aviation civile, la gestion des terres, technologie des drones, communications mobiles, transports et véhicules autonomes.

Chercheur principal et maître de conférences au Département de génie électronique et électrique de l'Université de Bath, Dr Biagio Forte, a déclaré : « Avec une dépendance croissante vis-à-vis du GNSS avec l'introduction prévue des réseaux 5G et des véhicules autonomes qui dépendent fortement du GNSS, le besoin de systèmes de navigation par satellite précis et fiables partout dans le monde n'a jamais été aussi critique.

« L'impact potentiel de signaux GNSS inexacts pourrait être grave. Bien que les pannes de téléphones portables ne mettent pas la vie en danger, le manque de fiabilité des systèmes de navigation par satellite dans les véhicules autonomes ou les drones délivrant des charges utiles pourrait entraîner de graves dommages à la fois pour l'homme et pour l'environnement.

"Cette nouvelle compréhension des mécanismes qui affectent les pannes de GNSS conduira à une nouvelle technologie qui permettra une navigation par satellite sûre et fiable."