Miljonitest nutitelefonidest tehti hämmastavalt täpne kosmiline instrument

Colorado Ülikooli teadlased tegid üle maailma asuvatest nutitelefonidest tohutu mõõteseadme, mis mõõdab Maa atmosfoori, täiendades mõõtmisjaamade andmeid täiesti uuel moel. Foto: Colorado Ülikool Boulderis

Tavaline nutitelefon võib osutuda võimsaks tööriistaks kosmose uurimisel. Google'i ja Colorado Ülikooli Boulderi teadlaste uus uuring on muutnud miljonid Androidiga seadmed üle maailma väledateks teadusinstrumentideks, luues ühe seni detailseima kaardi Maa atmosfääri ülemisest kihist.

Teadlaste tulemused avaldati 13. novembril ajakirjas Nature. Uuringu juhtis Brian Williams (Google Research) koos Jade Mortoniga, kes on professor Colorado Ülikooli Ann ja H.J. Smeadi lennundustehnika osakonnas (Aerospace Engineering Sciences).

Morton selgitas, et nende pisikeste seadmekildude abil on võimalik nii-öelda «rahvahankega» muuta seda, kuidas kosmosekeskkonnast aru saadakse.

Teadlased kasutasid nutitelefonide GPS-andureid, mis salvestasid andmeid, kuidas Maa atmosfäär satelliitidelt saabunud signaale moonutas. See võimaldas atmosfäärinähtusi, näiteks kõrgel planeedi kohal asuvaid niinimetatud plasmamulle vaadelda enneolematu detailsusega.

Grupi kogutud andmed on avalikult kättesaadavad, võimaldades jälgida atmosfääri liikumist ja muutusi kaheksa kuu jooksul. Google Researchi teadusliku tehisintellekti projektijuht Lizzie Dorfman lisas, et koostöö on teaduse arengu keskmes ning selle uuringu jaoks oli Mortoni ekspertteadmiste panus hindamatu.

Pilk ionosfäärile

Uuring keskendub ionosfäärile – atmosfääri õhukesele kihile, mis ulatub üle 350 kilomeetri kõrgusele Maa pinnast.

Ionofääris toimub pidev muutumine. Päikesekiired lõhustavad seal asuvaid molekule ja aatomeid, luues laetud osakeste ehk plasma segu. Samuti sõltub ionosfääri laetud osakeste tihedus kellaajast.

Morton selgitas, et näiteks keskpäeval on ionosfääris rohkem laetud osakesi, sest Päike on kõige tugevam. Öösel, kui Päike asub teisel pool planeeti, on osakesi palju vähem. Need muutused võivad GPS-tehnoloogiat tõsiselt mõjutada.

Ionosfääri mõõtsid nutitelefonid üle maailma (sinised täpid). Oranžiga on näha, kus tavaliselt uurimisjaamad atmosfääri mõõdavad. Foto: Colorado Ülikool Boulderis

GPS-süsteemid töötavad põhimõtteliselt kosmoses asuva stopperina. Satelliidid saadavad raadiosignaale Maale, kus telefonid mõõdavad nende saabumisaega, et määrata täpne asukoht. Kuid ionosfääri nihked võivad muuta tulemusi, tekitades vea vahemikus mõnest meetrist kuni kümnete meetriteni.

Miljonite telefonide panus

Uurimisrühm leidis nutika alternatiivi kallitele radarijaamadele – kasutada ionosfääri kaardistamiseks Android-telefonide olemasolevaid andureid.

Kaardid luuakse, analüüsides raadiosignaalide ja Android-seadmetes olevate vastuvõtjate vahelisi andmeid. Privaatsuskaitse tagab, et ükski individuaalne seade pole tuvastatav.

Teadlased suutsid telefonide abil jälgida, kuidas ionosfäär satelliitide raadiosignaale venitab ja moonutab. Grupi hinnangul katab see ülemaailmne seadmete võrgustik umbes 21% ionosfäärist, parandades seeläbi GPS-tehnoloogia täpsust oluliselt.

Lisaks registreerisid kaardid atmosfääri erakordse detailsusega. Näiteks 2024. aasta mais tabas Maad tugev päikesetorm, mille tulemusena tekkisid atmosfääris plasmamullid, mis kerkisid nagu laavalambi vahatilgad.

Morton rõhutas, et sellised igapäevased tehnoloogiad sisaldavad tohutut avastamata potentsiaali teadustööks.

Nutitelefonid, mis igapäevaselt inimeste taskus asuvad, on osutunud väärtuslikeks vahenditeks mitte ainult sidepidamisel (ja ega enam kuigi palju nutitelefonidega ei helistatagi, tähtsam on muu), vaid nüüd ka atmosfääri täpseks uurimiseks. Morton kinnitas, et tehnoloogia areng võimaldab kasutada igapäevaseid seadmeid viisil, mida veel mõne aasta eest ei osatud ette kujutadagi.