Інженери перетворили смартфони на базі Android на інструменти для вивчення космосу.
Дивно, але звичайний смартфон у вашій кишені може стати потужним інструментом для дослідження космосу. У новому дослідженні американські вчені перетворили мільйони телефонів на базі Android по всьому світу на набір гнучких наукових інструментів, створивши одну з найдокладніших на сьогодні карт верхнього шару атмосфери Землі.
Результати дослідження, опубліковані в журналі Nature, можуть допомогти підвищити точність технології GPS у всьому світі в кілька разів. «Ці телефони можуть поміститися у вас на долоні, але за допомогою краудсорсингу ми можемо використовувати їх, щоб змінити наше уявлення про космічне середовище», – зазначила професор кафедри аерокосмічної інженерії Джейд Мортон в Університеті Колорадо в Боулдері.
Разом із колегами Мортон використовувала датчики GPS, які є в кожному смартфоні, щоб зібрати дані про спотворення атмосферою Землі сигналів, що надходять із супутників. У процесі вони побачили «плазмові бульбашки» в атмосфері в небачених раніше подробицях.
Дослідження допомогло по-новому поглянути на іоносферу – тонкий шар атмосфери, що простягається від 50 до 1000 км над поверхнею Землі. Це нестабільне середовище: тут сонячні промені постійно впливають на атмосферу, розщеплюючи її молекули й атоми на суміш заряджених частинок, тобто плазму. Іоносфера ніколи не буває нерухомою.
Приміром, о 14 годині в іоносфері набагато більше заряджених частинок, тому що Сонце перебуває в найсильнішій фазі. Своєю чергою, вночі Сонце перебуває на іншому боці планети, тому заряджених частинок в іоносфері дуже мало. Ці коливання можуть завдати шкоди технології GPS, зазначає Мортон.
Технологія GPS працює як своєрідний секундомір у космосі: супутники, що знаходяться за тисячі кілометрів від Землі, першими посилають радіохвилі на планету. Потім телефон визначає ваше місце розташування, вимірюючи, скільки часу потрібно цим сигналам, щоб досягти землі.
Науковці намагаються зрозуміти, як іоносфера може змінити цей час, складаючи карту цієї області космосу за допомогою наземних радарів. Однак сьогодні вони можуть спостерігати лише близько 14% іоносфери в будь-який момент часу, тому пристрої GPS можуть не визначити точне місце розташування на відстань кількох десятків метрів.
Під час дослідження аерокосмічні інженери прийшли до незвичайної ідеї. Замість того, щоб покладатися на дорогі радари, вони запропонували скласти карту іоносфери, використовуючи набір датчиків, які вже існують у кожному куточку Землі – телефони на базі Android. У створенні карти допомогли агреговані вимірювання радіосигналів між супутниками і приймачами на деяких пристроях Android. Зокрема, вчені використовували телефони для відстеження в режимі реального часу того, як іоносфера поширює радіохвилі, що надходять із супутників.
Виявилося, що мільйони телефонів у комплексі роблять роботу з моніторингу атмосфери вдвічі краще, ніж наземні радари. Карти, складені за допомогою смартфонів, також відображають іоносферу в найдрібніших деталях. «У міру розвитку технологій у суспільстві ми бачимо, що в нашому розпорядженні є датчики, які мають набагато більшу потужність, ніж ми коли-небудь могли собі уявити», – додала Мортон.