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Sinais comprometidos

Publicado em 22 dezembro 2006

Por Fábio de Castro, Agência FAPESP

Pesquisadores da Universidade de Cornell e cientista do Inpe descobrem que erupções solares e tempestades geomagnéticas causam falhas graves nos sistemas de navegação por GPS

Grandes erupções solares causam falhas nos sistemas de navegação por GPS, que podem perder o sinal por alguns minutos ou ter sua precisão comprometida. O problema foi descoberto por um grupo de pesquisadores da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, com participação do pesquisador brasileiro Eurico de Paula, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe).
De acordo com Eurico de Paula, as erupções solares podem causar instantaneamente atenuação no sinal de GPS. "Felizmente, o efeito dura apenas cerca de 10 minutos. O problema é que, alguns dias após as erupções, a Terra é atingida por tempestades geomagnéticas que causam irregularidades no plasma da ionosfera e afetam o GPS de forma mais severa", disse ele à "Agência Fapesp".
O pesquisador do Inpe explicou que a radiação eletromagnética emitida pelo Sol atinge a Terra com um fluxo constante. Mas eventualmente há gigantescas erupções, cuja radiação chega imediatamente à Terra, durando entre uma e duas horas. "Depois disso, o planeta é bombardeado com partículas de alta energia durante alguns dias. Entre um e quatro dias após as erupções, chegam as partículas com energias baixas a médias dando origem a tempestades geomagnéticas", afirma.
Segundo o cientista, o sistema de GPS consiste em 24 satélites ativos orbitando a cerca de 20.200 quilômetros de altitude, cujos sinais eletromagnéticos são transmitidos através da ionosfera, a camada ionizada da atmosfera, conhecida como plasma, localizada entre 60 e mil quilômetros de altitude. Quando há irregularidades no plasma, o sinal do GPS é submetido a cintilações que podem tirar alguns dos satélites do ar, comprometendo a qualidade do sinal.
"Mesmo em condições normais de atividade solar, a ionosfera já causa um atraso na propagação do sinal do GPS e induz a erros de posicionamento. A correção desse atraso é feita com os chamados sistemas de aumentação, que transmitem o sinal corrigido a satélites geoestacionários, que o retransmitem para os usuários", explicou de Paula.

Problemas nos trópicos
O sistema de aumentação, no entanto, só funciona com perfeição em latitudes médias — entre os trópicos e os pólos —, incluindo os Estados Unidos e a Europa. Em regiões tropicais do planeta, como no Brasil, a ionosfera apresenta instabilidades do plasma, causando cintilação na amplitude e na fase do sinal do GPS, reduzindo o número de satélites disponíveis para um número crítico. "Em geral recebemos sinal de oito a dez satélites com o GPS. Durante as cintilações o número pode cair até quatro e o sistema fica com a performance muito deteriorada", disse o pesquisador.
A atividade solar prejudica também a performance do sistema de aumentação, segundo de Paula. Nas últimas tempestades geomagnéticas fortes, o sistema de aumentação norte-americano (Wide Area Augmentation System), que já se encontra operacional para a navegação aérea desde 2003, ficou fora do ar por várias horas.
"A atividade solar se intensifica em ciclos de 11 anos. Quando o sistema de aumentação foi desenvolvido, a atividade estava no nível mínimo e os norte-americanos não previram esses efeitos. Por quatro vezes, o sistema ficou fora do ar por até 13 horas. Em 2011 a atividade solar estará no auge e há preocupação quanto às conseqüências", afirmou o pesquisador.
Segundo de Paula, a experiência vivida por quatro vezes pelos norte-americanos acontece quase todas as noites no Brasil, entre setembro e março, durante a atividade solar máxima. "O sistema de aumentação também foi testado no Rio de Janeiro em 2002, utilizando um avião do FAA (Federal Aviation Administration), durante a ocorrência de irregularidades ionosféricas. Muitas mensagens de navegação enviadas a um satélite geoestacionário foram deterioradas", disse.
Para de Paula, a implementação do sistema europeu correlato ao GPS, o Galileu, deverá minimizar os efeitos das tempestades geomagnéticas. "O Galileu disponibilizará para os usuários uma constelação maior de satélites, portanto o sinal permanecerá ainda que a instabilidade afete alguns dos satélites", afirmou.
Segundo ele, o Inpe está desenvolvendo um sistema de previsão do tempo que anunciaria a chegada de distúrbios solares na Terra, o que poderia servir para alertar os usuários de sistemas de GPS quando houvesse probabilidade de instabilidades. Além de afetar os sistemas de posicionamento e de navegação por GPS, os efeitos dos fenômenos solares interferem em sistemas de telecomunicações, podem ocasionar danos em satélites e causar black-outs nos sistemas de transmissão e nos transformadores de energia elétrica.
(Agência Fapesp, 22/12)