携帯電話をスワイプして宇宙を「探検」できます!スマートモバイルデバイスは今やこのレベルまで進化したのでしょうか？

科学者たちは世界中の何百万台ものAndroidスマートフォンを使って、これまでで最も詳細な地球の電離層の地図を作成した。

普通のスマートフォンが宇宙探査のための強力なツールになるかもしれない。研究者たちは世界中の何百万台もの Android スマートフォンを柔軟な科学機器の軍隊に変え、これまでで最も詳細な地球の電離層の地図の 1 つを作成しました。これにより、世界の GPS 技術の精度が何倍にも向上すると期待されています。

この研究は、Google Researchのブライアン・ウィリアムズ氏が主導し、コロラド大学ボルダー校航空宇宙工学科学部のジェイド・モートン教授が参加した。関連する研究結果は11月13日にネイチャー誌に掲載された。

研究者たちは、スマートフォンに標準装備されているGPSセンサーを使用して、地球の大気が衛星信号に与える歪みに関するデータを収集した。その過程で、研究チームは地球の大気圏上層部にある「プラズマバブル」と呼ばれる塊など、大気圏の現象をこれまでにないほど詳細に観測することができた。

データが公開されたことにより、約8か月間にわたって大気がどのように回転し変化するかを誰でも見ることができるようになりました。

この研究は、地球上空約50〜1,500キロメートルに広がる大気圏である電離層に焦点を当てた。大気中の分子と原子は太陽放射の影響を受けて帯電粒子に分裂し、科学者はこれをプラズマと呼びます。通常、午後 2 時には太陽放射が最も強くなるため電離層内の荷電粒子が多くなりますが、夜間には荷電粒子はほとんどなくなります。しかし、電離層内の荷電粒子数の変動は GPS 測位に重大な影響を及ぼす可能性があります。

電離層内の荷電粒子数の変動はGPS測位に重大な影響を及ぼす可能性がある

GPS測位では、まず宇宙空間にある測位衛星から地球に向けて電波を送信し、携帯電話などの測位機器が地上に到達するまでの時間を計測して位置を特定します。電離層の変動は電波の伝播速度に影響を与えるため、測位デバイスは衛星までの距離を計算する際に大きな誤差を生じる可能性があり、これが地理位置の誤差の最大の原因の 1 つです。

地上のレーダーアンテナを使用することで、科学者は電離層の地図を作成し、測位衛星信号が地球に到達するまでの時間にそれが及ぼす影響を理解することができます。しかし、この方法では一度に電離層の約14％しか観測できません。そのため、GPS デバイスによって表示される位置には、数フィートから数十フィート (1 フィートは約 0.3 メートル) の誤差が生じる可能性があります。

10 分間の携帯電話データから生成された電離層の地図は、世界各地の荷電粒子の濃度を示しています。

新たな研究で、研究者たちは珍しいアイデアを思いついた。高価なレーダーアンテナを捨て、代わりに地球上のすべての国に存在するセンサー、つまりAndroidスマートフォンを使って電離層の地図を作るのだ。この世界規模の携帯電話軍団に頼ることで、一度に電離層の約 21% を観測することができ、これにより世界中の GPS デバイスの精度が 2 倍になると期待されています。

チームの地図は電離層も驚くほど詳細に捉えている。 2024年5月、チームの携帯電話が観測中に、強力な太陽嵐が地球を襲った。その後数時間で、南米の一部に低濃度の荷電粒子を含む巨大な「プラズマバブル」が形成された。これらの泡は、溶岩ランプの蝋のように電離層を通過します。

モートン氏は、自分たちの研究が、人々が当たり前だと思っている日常のテクノロジーにはまだ未開発の可能性があることを示していると信じている。 「私はこれまで科学研究に特化した機器を作ることに人生を費やしてきました」とモートン氏は言う。「しかし、社会が進歩するにつれて、私たちの周囲にあるセンサーは想像以上に強力になっています。」

参考文献

https://techxplore.com/news/2024-11-smartphones-instruments-space.html

編集者: Wen Xing

査読者：中国科学院国家宇宙科学センター研究員、中国宇宙科学普及大使 劉勇