Google ha utilizzato milioni di telefoni Android per mappare la ionosfera, il killer del GPS, e studiare fenomeni geomagnetici. Ecco perché e cosa comporta.
Sarà capitato a tutti almeno una volta di guidare per strade sconosciute e venir abbandonati nel momento del bisogno da Google maps o da un altro servizio Gps.
Errore di posizionamento, strade confuse, direzioni sbagliate o deviazioni inspiegabili sono disguidi frequenti, spesso attribuiti dagli utenti a una mappatura imprecisa. Tuttavia, dietro a questi errori si nasconde un fenomeno scientifico poco conosciuto che è il vero “killer del GPS”: l’interferenza causata dalla ionosfera, una fascia dell’atmosfera situata tra gli 80 e i 300 chilometri di altitudine composta da particelle ionizzate dalle radiazioni solari, che alterano i segnali satellitari
E nell’epoca in cui si fa affidamento agli smartphone per potersi orientare, Google ha deciso di intervenire per mappare il grande “killer”. Infatti, invece di considerare questo fenomeno come un ostacolo, Google ha scelto di sfruttarlo a proprio vantaggio.
Un recente studio pubblicato su Nature dimostra come milioni di smartphone Android possano essere trasformati in strumenti scientifici per mappare la ionosfera. Questa iniziativa non solo promette di migliorare l’accuratezza del GPS, ma offre anche un’opportunità senza precedenti per studiare i fenomeni geomagnetici. Di fronte a una simile scoperta è più che naturale domandarsi come questo sia stato possibile. Ecco cos’è una ionosfera e cosa ha fatto Google.
Cos’è la ionosfera e la soluzione di Google al “killer” del GPS
La ionosfera è una parte dell’atmosfera terrestre situata tra circa 80 e 1.000 chilometri di altitudine. È caratterizzata dalla presenza di particelle cariche (ioni ed elettroni) create principalmente dalle radiazioni solari. Questa zona gioca un ruolo cruciale nelle comunicazioni radio e nei segnali GPS, poiché può influenzare la velocità con cui i segnali viaggiano tra i satelliti e la Terra, causando distorsioni nei sistemi di navigazione.
La ionosfera è divisa in vari strati, con densità di elettroni che variano a seconda dell’attività solare e di fattori stagionali. La sua comprensione è fondamentale per migliorare la precisione dei sistemi di navigazione satellitare e anche per studi sulle tempeste solari e i fenomeni geomagnetici. Infatti, il GPS funziona calcolando il tempo impiegato dai segnali inviati dai satelliti per raggiungere i nostri dispositivi, determinando così la posizione. Tuttavia, questi segnali devono attraversare la ionosfera, dove incontrano sciami di elettroni che possono alterarne la velocità. Questo fenomeno, noto come “ritardo ionosferico”, è una delle principali cause degli errori di posizionamento.
Normalmente, per monitorare le concentrazioni di elettroni (definite TEC, total electron content), si utilizzano stazioni di monitoraggio dotate di antenne specifiche. Sebbene molto precise, queste strutture sono costose e distribuite in numero limitato, rendendo difficile una copertura globale. Google ha quindi proposto una soluzione innovativa: sfruttare gli smartphone, dispositivi presenti in ogni angolo del pianeta, come sensori per raccogliere dati sulla ionosfera.
Ogni smartphone dotato di GPS registra continuamente piccoli errori di posizionamento causati dalla ionosfera. Analizzando questi dati su larga scala, è possibile creare modelli correttivi per migliorare la precisione del GPS. Inoltre, la combinazione di milioni di dispositivi compensa la minore sensibilità delle antenne dei telefoni rispetto a quelle delle stazioni di monitoraggio. Con questo approccio, Google ha dimostrato che una mappa della ionosfera generata dai dati dei telefoni è comparabile, se non superiore, a quelle ottenute con strumenti tradizionali. Questo rappresenta un importante passo avanti, soprattutto per le regioni meno sviluppate, dove le stazioni di monitoraggio sono praticamente inesistenti.
Perché mappare la ionosfera è importante
L’utilizzo degli smartphone per mappare la ionosfera non è solo un esercizio tecnologico, ma ha implicazioni significative per la scienza e per gli utenti. Dal punto di vista pratico, migliorare l’accuratezza del GPS significa ridurre gli errori di navigazione che possono avere conseguenze gravi, specialmente in contesti critici come le operazioni di emergenza o i trasporti. Per gli utenti quotidiani, un GPS più preciso rende i servizi di mappatura e navigazione più affidabili, eliminando le fastidiose discrepanze che possono verificarsi durante gli spostamenti.
Dal punto di vista scientifico, la mappatura dettagliata della ionosfera permette di comprendere meglio i fenomeni geomagnetici, come le tempeste solari, che possono influenzare non solo i sistemi di navigazione ma anche le reti elettriche e le telecomunicazioni. Inoltre, lo studio della ionosfera è cruciale per la ricerca spaziale e per le future missioni oltre l’orbita terrestre. La raccolta di dati attraverso milioni di telefoni rappresenta una nuova frontiera nella scienza collaborativa, dimostrando che la tecnologia di consumo può essere trasformata in uno strumento di ricerca potente ed economicamente sostenibile.
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