Forskare vid University of Bath har fått nya insikter om norrskenets mekanismer, ger en möjlighet att utveckla bättre satellitteknik som kan motverka avbrott orsakade av detta naturfenomen.

Tidigare forskning har visat att norrskenets naturliga ljus - även känt som eller Aurora Borealis - stör signaler från Global Navigation Satellite Systems (GNSS) som är starkt beroende av inom transport- och civil luftfartsindustrin.

Förekomsten av plasmaturbulens i norrsken ansågs traditionellt vara ansvarig för att orsaka GNSS -felaktigheter. Dock, denna senaste forskning fann att turbulens inte existerar, föreslår nytt, okända mekanismer är faktiskt ansvariga för avbrott i GNSS -signaler.

Turbulens har visat sig inte existera

Detta är första gången det har visats att turbulens inte sker inom norrskenet och denna nya kunskap kommer att möjliggöra för nya tekniska lösningar att övervinna dessa avbrott.

Forskargruppen från University of Baths avdelning för elektronik och elektroteknik i samarbete med European Incoherent Scatter Scientific Association (EISCAT) observerade norrskenet i Tromsø, norra Norge, där de observerade och analyserade norrskenet samtidigt med hjälp av radar och en samlokaliserad GNSS-mottagare.

GNSS -signaler användes för att identifiera hur norrsken stör GPS -signaler. Radaranalys gav en visuell ögonblicksbild av sammansättningen av detta berömda och spektakulära fenomen.

GNSS används för att identifiera den geografiska platsen för en användares mottagare var som helst i världen. Många system används över hela världen, inklusive det allmänt kända USA:s Global Positioning System (GPS), ryska federationens Global Orbiting Navigation Satellite System (GLONASS) och Europas Galileo.

Var och en av GNSS -systemen använder en konstellation av satelliter som kretsar runt jorden på en höjd av 20, 000 km satelliter, arbetar tillsammans med ett nätverk av markstationer. Ursprungligen utvecklad av den amerikanska regeringen för militär navigering, satellitnavigationssystem används nu i stor utsträckning av alla med en GNSS -enhet, till exempel en satellitnavigator i bilen, mobiltelefon eller handhållen navigationsenhet, som kan ta emot de radiosignaler som satelliterna sänder.

Norrskenet förekommer vid nord- och sydmagnetiska poler, och är resultatet av kollisioner mellan gasformiga partiklar i jordens atmosfär med laddade partiklar som släpps ut från solens atmosfär.

Informera nytt, mer robust teknik

Forskarna tror att denna ökade förståelse för norrsken kommer att informera skapandet av nya typer av GNSS -teknik som är robusta mot störningar i norrskenet, och bidra till att påverka GNSS -regler som används i industrier som civil luftfart, markförvaltning, drönarteknik, mobil kommunikation, transport och autonoma fordon.

Ansvarig forskare och föreläsare vid institutionen för elektronik- och elektroteknik vid University of Bath, Dr Biagio Forte, sade:"Med ökande beroende av GNSS med den planerade introduktionen av 5G -nät och autonoma fordon som starkt förlitar sig på GNSS, Behovet av exakta och tillförlitliga satellitnavigeringssystem överallt i världen har aldrig varit mer kritiskt.

"Den potentiella effekten av felaktiga GNSS -signaler kan vara allvarlig. Även om avbrott i mobiltelefoner inte kan vara livshotande, opålitlighet i satellitnavigeringssystem i autonoma fordon eller drönare som levererar nyttolast kan leda till allvarliga skador för både människor och miljö.

"Denna nya förståelse av mekanismerna som påverkar GNSS-avbrott kommer att leda till ny teknik som möjliggör säker och pålitlig satellitnavigering."