I moderni sistemi di navigazione satellitare, denominati in gergo
Global Navigation Satellite Systems (GNSS), utilizzano costellazioni di satelliti di telecomunicazione per consentire ad utenti civili e militari, in modalità cosiddetta duale, un’accurata localizzazione unita ad informazioni ausiliarie di navigazione e tempo.
E’ noto che le tempeste geomagnetiche, originate da un’attività solare particolarmente intensa, determinano alterazioni temporanee in termini di struttura e densità della ionosfera terrestre. Di conseguenza, al pari di tutte le onde elettromagnetiche che attraversano la ionosfera (transionosferiche), anche i segnali GNSS sono sensibili allo Space Weather, con potenziale impatto significativo su una molteplicità di utilizzatori e assetti tecnologici, inclusi gli aeromobili e i sistemi di navigazione assistita.
I fenomeni principali riguardano la propagazione anomala delle onde dovuta al contenuto elettronico totale (
Total Electron Content, TEC) e la “scintillazione” del segnale, causata da irregolarità di densità a piccola scala.
Un’ulteriore vulnerabilità dei sistemi GNSS è rappresentata dalla possibilità di avaria, temporanea o permanente, dell’elettronica di bordo dei satelliti, attraverso ulteriori fenomeni di Space Weather come quelli che rientrano sotto il nome di “
Single Event Effect” (SEE), o ancora i processi di accumulazione di carica elettrica sulla superficie del satellite o internamente ad esso (surface/internal charging).
Per mitigare l’impatto dello Space Weather sui sistemi GNSS e quindi ridurre il margine di errore di localizzazione per gli aeromobili sono stati messi a punto i cosiddetti “sistemi aumentati”, ad esempio il
Wide Area Augmentation System (WAAS) americano e l’analogo
European Geostationary Navigation Overlay System (EGNOS) europeo. Entrambi si basano su reti di calibrazione geodetica a terra e algoritmi differenziali che consentono la correzione in tempo reale dei dati GNSS. In taluni casi, tuttavia, la degradazione del segnale satellitare dovuta allo Space Weather è talmente forte che anche i sistemi aumentati sono di fatto inutilizzabili, con severe limitazioni alla circolazione aerea.
Nell’ambito dei Servizi di assistenza alla Navigazione Aerea (SNA), inoltre, vengono emessi avvisi specifici sullo stato di fruibilità dei sistemi GNSS, trasmessi attraverso i circuiti di comunicazione aeronautici e meteorologici, della cui rete è parte integrante l’Aeronautica Militare.
I disturbi ionosferici indotti dalle tempeste solari, che possono interessare tutte le aree geografiche dai poli all’equatore, costituiscono indubbiamente un fattore di rischio per la navigazione aerea e più in generale per i moderni sistemi tecnologici basati su GNSS di utilizzo quotidiano (ad es. gli smartphone), pertanto è fondamentale disporre di sistemi di monitoraggio della ionosfera, tra cui i rilevatori di scintillazione, e di previsione a breve termine su scala globale delle grandezze fisiche rilevanti, come ad esempio il TEC.
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