Urządzenia typu HAARP, a odchylenia we wskazaniach GPS

Związek HAARP Gacona z burzą śnieżną w Washington DC, 10-02-2010

Miarą gęstości plazmy (elektronów/m3) jest jako całkowita zawartość elektronowa TEC mierzona w liczbie elektronów/m2. Plazma obniża prędkość przechodzącego przez nią sygnału radiowego - tym bardziej, im jest ona gęstsza i im niższa częstotliwość radiowa. To opóźnienie sygnału wprowadza błąd do pomiaru przez GPS (ang. Global Positioning System). W celu umożliwienia korekcji tego błędu satelity GPS nadają na dwóch częstotliwościach. Różnica w odległości mierzona na obu częstotliwościach przez zaawansowane odbiorniki GPS służy do pomiaru wielkości chwilowej TEC i umożliwia korekcję błędu.

Zamieszczony poniżej wykres przedstawia 36-godzinny graf TEC otrzymany przez pomiar y na drodze pomiędzy odbiornikiem umieszczonym w miejscu lokalizacji HAARP Gacona i satelitami GPS znajdującymi się co najmniej 45 st. powyżej horyzontu. (Dodajmy - podczas eksperymentu podgrzewania jonosfery przez HAARP Gacona, rozpoczętego 10 lutego 2010 o 18:00 UT, podejrzewany przez autora o wywołanie przez to burzy śnieżnej w stanie Washington DC, podczas której z nieba spadały płatki śniegu wielkości połowy dłoni. Jak widać z wykresu wartość TEC w krótkim czasie wzrosła kilkakrotnie ponad normę - przyp. Red.)

Zwykle w polu widzenia znajdują się 3 lub 4 satelity, na nieco innych długościach geograficznych nad Ziemią (a przez to o innym czasie lokalnym). Dane pomiarowe mogą być przestawione jako funkcja czasu uniwersalnego (ang. Universal Time - UT) lub czasu lokalnego w punkcie penetracji warstwy F jonosfery na wysokości 350 km. Ogólnie rzecz biorąc większe wartości TEC występują w porze dziennej niż w nocy. Krótkotrwałe zmiany występują w okresach zakłóceń jonosferycznych. Różne wartości TEC przy tym samym czasie lokalnym punktu penetracji są uzyskiwane przy nieco innym czasie uniwersalnym i przez to przy nieco innej długości geograficznej.

Dokładność i wiarygodność systemów globalnej nawigacji satelitarnej w czasie zaburzeń jonosfery

Systemy globalnej nawigacji satelitarnej (ang. Global Navigation Satellite Systems - GNSS) o pojedynczej częstotliwości transmisji danych doświadczają często utraty dokładności, która może być skompensowana dzięki znajomości danych o warunkach w przestrzeni kosmicznej. Ostrzeżenia o miejscu i czasie, gdzie i kiedy GNSS może być niedostępna w zależności od efektów scyntylacyjnych (zorzy polarnej) pozwoliłoby na korzystanie z alternatywnych systemów nawigacyjnych.

Błędy pozycji, jakie mogą występować w systemach GNSS o pojedynczej częstotliwości sięgają 35 metrów, wskutek zmian całkowitej zawartości elektronów (ang. total electron content - TEC) w jonosferze. Znajomość wielkości TEC mogłaby pozwolić na wyeliminowanie tego rodzaju błędów. To sprawiłoby, że dokładność systemów o pojedynczej częstotliwości stałaby się porównywalna z dokładnością systemów o podwójnej częstotliwości transmisji, jak np. wojskowe systemy GPS. Z chwilą odejścia od "selektywnej dostępności" do danych GPS w maju 2000, która sztucznie obniżała dokładność dla niewojskowego użytkownika, obecnie główne ograniczenie dokładności systemów o pojedynczej częstotliwości występuje z powodu zmian TEC w jonosferze. Dane korekcyjne ze względu na zmiany TEC są wprawdzie nadawane wraz z cywilnym sygnałem GPS, lecz są one oparte na modelach nie uwzględniających faktycznych zmian w pogodzie kosmicznej.

Scyntylacje występujące w strefach równikowych i obszarach występowania zorzy polarnej powodują ponadto utratę łączności i zmniejszają częstotliwość aktualizacji danych o położeniu zarówno dla systemów o pojedynczej jak i podwójnej częstotliwości przekazywania danych. Może to prowadzić do niedokładności w pomiarach położenia. Znajomość momentów, kiedy dokładność systemu może być pogorszona, pozwoliłaby na korzystanie wówczas z innych systemów jak nawigacja inercyjna (ang Inertial Navigation Systems - INS). Z polepszenia bezpieczeństwa statków, samolotów, samochodów osobowych i pojazdów wykorzystywanych do transportu mógłby wypływać znaczące korzyści ekonomiczne. Skutki takie występować mogą w naziemnym systemie radionawigacyjny LORAN C, który wykorzystuje częstotliwości niskie (LF) i bardzo niskie (VLF). Odbicia od obniżonej warstwy jonosfery podczas okresów zakłóceń magnetycznych mogą prowadzić do błędów w w określaniu pozycji sięgających 1 km.

Istniejący system GPS jest w pełni dostępny dla każdego użytkownika. Do jego rozszerzenia i ulepszenia potrzeba inwestycji rzędu 12 mld USD, natomiast szacuje się, że proponowany europejski system Galileo będzie kosztował kilka miliardów. Z uwagi na to, że liczba użytkowników cywilnych jest nieporównanie większa od użytkowników wojskowych, rynek naziemnego sprzętu odbiorczego szybko rozwinął się. Obecnie tani odbiornik GPS można kupić za mniej niż 100 USD. Pomimo to cały rynek GPS ocenia się na 2,0 mld USD rocznie. Użytkownicy wymagający dokładności lepszej niż 30 m, z pewnością skorzystaliby, nie będąc zmuszeni do korzystania z kosztownych systemów różnicowych (opartych na podwójnej częstotliwości - przyp. tłum). W różnicowych systemach GPS komunikaty korekcyjne są nadawane z miejscowej stacji naziemnej. W przypadkach, kiedy gdzie wysoka rozdzielczość w ustalaniu położenia rzutuje na bezpieczeństwo, jak na przykład w systemach lądowania na lotniskach, z pewnością różnicowy system GPS będzie bardziej preferowany. Jednakże istnieje wiele zastosowań, np. obserwacje w odległych obszarach, kiedy wymagana jest wysoka dokładność określenia położenia, a korzystanie z systemu różnicowego jest przy tym rozwiązaniem zbyt kosztownym.

Jako przykład wpływu warunków w jonosferze na GNSS, podwyższone scyntylacje w jonosferze podczas Wojny w Zatoce spowodowały, że oddziały amerykańskie traciły zdolność pełnego korzystania z GPS i podejrzewały, że miało miejsce zakłócanie sygnału GPS przez przeciwnika [16].

Ekonomiczne znaczenie informacji o pogodzie w jonosferze zależy od umiejscowienia i poziomu danej usługi. Obecne komunikaty o stanie TEC są użyteczne dla GNSS o pojedynczej częstotliwości w każdym miejscu. Prognozy o możliwości podwyższonej scyntylacji mogą być przydatne do przewidywania, kiedy dokładność usługi ulega degradacji i są szczególne ważne w regionach równikowych i podbiegunowych.

Przypisy:
[14] Brekke P. and O.Kjeldseth-Moe, Norwegian Space Weather Initiatives , p.177 ESA workshop on Space Weather, Nov 1998
[16] Scott W.B. ‘Operators Place High Value on Space Weather Forecasting’ Av. Week & Space Tech, 1 Sept, 1997


_____________________________

Żródło:
Benefits of a European Space Weather Programme, ESWPS-DER-TN-0001, Issue 2.1 December 19, 2000