Estudo comprova efeitos das cintilações ionosféricas no sistema de GPS de aeronaves

Pesquisa realizada pelo professor do Câmpus Goiânia do Instituto Federal de Goiás (IFG), Kelias de Oliveira, revela os efeitos provocados pelas cintilações ionosféricas na comunicação entre satélites e sistemas receptores de aeronaves durante o período noturno. O estudo levou em consideração as frequências L1, L2C e L5, com dados coletados por meio de observação na região de São José dos Campos, em São Paulo, durante 150 noites entre os anos de 2014 e 2015.

Pela pesquisa, foi constatado que entre 18h e 22 horas, o sistema de GPS das aeronaves, na região delimitada pelo estudo, continua sofrendo interferência devido às cintilações ionosféricas, mesmo utilizando frequências L2C e L5. Segundo o professor, tais frequências foram lançadas pelo governo norte-americano justamente para driblar as perturbações provocadas pela ionosfera, que é uma região em volta à superfície terrestre, provocada pelo efeito solar.

Kelias explica que para conseguir voar com segurança, uma aeronave precisa receber sinal de satélite. Assim, é possível determinar velocidade, altura e posição durante o voo. Contudo, entre a aeronave e o satélite, existe uma região, chamada ionosfera, que interfere na qualidade do sinal emitido do satélite para as aeronaves, comprometendo a segurança durante o transporte.

De acordo com o professor, as cintilações ionosféricas são provocadas pelo efeito solar. O ponto central da pesquisa é revelar que, mesmo no período noturno, ainda há risco dos efeitos dessas cintilações perturbarem a comunicação de aviões e outros modelos que precisam receber sinais via satélite para se locomoverem no ar. “À noite o sol desaparece, mas tem um efeito retardado, uma espécie de delay. Aí, há uma possibilidade bem grande dessa aeronave perder o sinal e, se isso acontecer, ela fica totalmente às cegas. Teoricamente não teria problema à noite, mas nós provamos que tem”, afirma o docente.

A pesquisa foi centrada especificamente nas frequências L2C e L5, pois foram desenvolvidas com a finalidade de evitar que esse tipo de problema ocorra. Kelias esclarece que, em países da América do Norte e da Europa, essas frequências conseguiram solucionar as interferências relacionados à ionosfera. Porém, em regiões como o sudeste brasileiro, a pesquisa revelou que ainda é possível que as cintilações ionosféricas interfiram significativamente na comunicação de GPS das aeronaves.

Segurança

Para o professor, o estudo revela dados importantes para a segurança do sistema aéreo. “Se chegar a uma situação muito crítica, com alto risco de perda de sinal, eles (as autoridades, como a Aeronáutica e a Anac), não deixam o avião decolar. O voo é cancelado. E situações assim já aconteceram”, alerta.

Pela pesquisa, os estudiosos estimam que há probabilidade entre 70 a 90% de perda de sinal, considerando os efeitos da ionosfera entre as 18h às 22 horas. “É uma questão de segurança. Se chegar a uma situação extrema, é possível instituir que não haja voos nesses horários, naquela região”, alerta Kelias.

O professor acredita que o ponto principal da pesquisa é caracterizar o problema e, assim, instigar o desenvolvimento de equipamentos (GPS) que tenham capacidade de otimizar o sinal entre satélite e aeronaves, mesmo com as interferências provocadas pela ionosfera. “Já existem muitas pesquisas nesse sentido, tanto de software, como de hardware, para processar o sinal, mesmo nessas condições, consideradas situações de estresse”, completa.

Pesquisa

O estudo partiu da tese de doutorado do professor Kelias, realizada no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ele afirma ainda que membros da Aeronáutica possuem estudos nesse sentido e também acompanharam o desenvolvimento da pesquisa em questão.

O professor classifica a pesquisa como um trabalho estritamente prático, baseado na observação do monitor de cintilação GPS, instalado em São José dos Campos, em uma estação localizada próxima à região do pico de Anomalia de Ionização Equatorial (AIE). Os dados foram coletados entre novembro de 2014 a março de 2015, em uma época de atividade solar moderada.

Os resultados do estudo foram recentemente publicados na revista especializada Radio Science, da American Geophysical Union, e também estão relacionados no livro “Variação de cintilação ionosférica em baixas latitudes no Sistema GNSS”, lançado pela Novas Edições Acadêmicas, disponível no formato e-book, pela internet.

Coordenação de Comunicação Social do Câmpus Goiânia.