Transformez votre téléphone portable en un outil de surveillance de l’espace

Modèle de la célèbre tempête solaire d’Halloween du 30 octobre 2003, produit par le modèle ionosphérique tomographique MIDAS de l’Université de Bath. Crédit : Université de Bath

Une application Android récemment publiée transformera votre smartphone en un instrument de science participative. Laissez-le près de votre fenêtre chaque nuit avec votre positionnement par satellite activé et votre téléphone enregistrera les petites variations des signaux satellites, recueillant des données pour l’analyse par apprentissage automatique de la météorologie et des modèles de météo spatiale.

L’application CAMALIOT transformera votre smartphone en un instrument de science participative. Laissez-le près de votre fenêtre chaque nuit avec votre positionnement par satellite activé et votre téléphone enregistrera de petites variations dans les signaux des satellites, recueillant des données pour l’analyse par apprentissage automatique de la météorologie et des modèles de météo spatiale. Crédit : CAMALIOT

Le site L’application CAMALIOTdéveloppée par le programme NAVISP (Navigation Innovation and Support Program) de l’ESA avec le soutien du GNSS Science Support Center de l’Agence, est adaptée à plus de 50 modèles de smartphones équipés de récepteurs de navigation par satellite à double fréquence.

En plus de contribuer à la création de nouveaux modèles de prévisions météorologiques pour la Terre et l’espace, les participants ont également la possibilité de gagner des prix, notamment de nouveaux téléphones et des bons d’achat Amazon. Cette campagne de “science citoyenne” de quatre mois se poursuit jusqu’à la fin du mois de juillet.

“Les systèmes mondiaux de navigation par satellite tels que le système européen Galileo ont révolutionné la vie quotidienne”, explique Vicente Navarro, ingénieur en navigation à l’ESA.

“Et les signaux modulés avec précision générés en permanence par les dizaines de satellites GNSS en orbite s’avèrent également une ressource précieuse pour la science, de plus en plus utilisée pour étudier l’atmosphère, les océans et les environnements de surface de la Terre. Notre centre de soutien scientifique GNSS a été créé pour contribuer à soutenir cette tendance.”

Par exemple, des dizaines de milliers de stations GNSS permanentes enregistrent en permanence des données de navigation par satellite. Lorsque les signaux des satellites descendent vers la Terre, ils sont modifiés par la quantité de vapeur d’eau présente dans la basse atmosphère, ce qui permet notamment de prévoir les précipitations.

Les signaux de navigation par satellite subissent également un retard et un affaiblissement – connus sous le nom de ”scintillation” – lorsqu’ils passent par des plasma patches in the ionosphere. This electrically charged upper atmospheric layer is continuously changing, influenced by solar activity, geomagnetic conditions, and the local time of day. Dual frequency satnav receivers can compensate for this effect by comparing their two frequencies.

Vicente adds: “The combination of Galileo dual band smartphone receivers and Android’s support for raw GNSS data recording is what opened up the prospect of supplementing data from these fixed GNSS stations with tens of millions of smartphones, vastly increasing our density of coverage. We took inspiration from the famous ‘[email protected]”, où les ordinateurs portables domestiques aident à rechercher des signes de vie extraterrestre.”

L’atmosphère terrestre est constituée de couches semblables à des oignons. L’ionosphère est une couche de particules chargées électriquement fortement influencée par le Soleil, découverte par les pionniers de la radio du 20e siècle qui ont fait rebondir des signaux radio à ondes longues sur cette couche. L’ionosphère devient plus turbulente lorsque le réchauffement du Soleil l’épaissit, puis à nouveau le soir, lorsque le refroidissement entraîne des turbulences, y compris la production de “bulles de plasma”, le changement dynamique le plus important se produisant autour de l’équateur magnétique de la Terre. L’état de l’ionosphère est souvent mesuré en termes de contenu électronique total vertical (VTEC). Crédit : ESA

Les résultats peuvent ensuite être soumis à une approche d’apprentissage automatique de type “Big Data”, à la recherche de modèles inédits dans la météorologie terrestre et spatiale.

Vicente explique : “Il s’agit de notre première étape dans l’élargissement de l’acquisition de données GNSS à l’aide d’une approche de fusion de données de type “Internet des objets”, en utilisant de nouvelles sources telles que des capteurs fixes et des drones, ainsi que des smartphones. Un large éventail d’autres applications est également possible pour ce système, notamment l’amélioration des performances des systèmes GNSS.”

Arpentage utilisant la navigation par satellite avec les satellites EGNOS et Galileo. Crédit : GSA

Formellement connu sous le nom de projet “Application of Machine Learning Technology for GNSS IoT Data Fusion”, CAMALIOT est géré par un consortium dirigé par l’ETH Zurich (ETHZ) en collaboration avec l’International Institute for Applied Systems Analysis (de fournir un éclairage et des conseils scientifiques aux décideurs politiques du monde entier en trouvant des solutions aux problèmes mondiaux par le biais d’une analyse appliquée des systèmes. De cette façon, le travail contribue à améliorer le bien-être humain et à protéger l’environnement.“