Het Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON en het NLR hebben recent onderzocht of het mogelijk is met de radiotelescoop LOFAR metingen te doen aan de ionosfeer. De resultaten van dit experiment zijn een eerste stap in de richting van een permanent waarnemingssysteem voor satellietnavigatie.
De ionosfeer is een laag met elektrisch geladen deeltjes boven in onze atmosfeer, van circa 60 km tot 1000 km boven het aardoppervlak. Deze laag verstoort radiosignalen. Deze verstoring is niet alleen vervelend voor radio-astronomen die de radiosignalen van bronnen in het heelal proberen te detecteren, maar ook voor alle satellietnavigatie ontvangers op aarde. De signalen van navigatie-satellieten worden door de ionosfeer vertraagd, waardoor een positiefout van enige meters ontstaat. Voor de meeste toepassingen is dat niet erg, maar voor veeleisende toepassingen zoals autonoom rijden of automatisch landen is een fout van een paar meter al te veel.
NLR en ASTRON hebben in 2015 samengewerkt om metingen aan de ionosfeer te doen. De LOFAR radiotelescoop van ASTRON is hiervoor ingezet (op dit moment de grootste ter wereld). LOFAR bestaat uit een groot aantal antennestations verdeeld over Europa, verbonden via een glasvezelnetwerk. NLR heeft twee satellietnavigatie-ontvangers geïnstalleerd bij de LOFAR stations in Exloo en in Steenwijk. In maart 2015 is een experiment uitgevoerd waarbij parallelle metingen van de ionosfeer zijn gedaan met de radiotelescoop en de satellietnavigatie-ontvangers.
Het doel van het experiment is om te kijken of met LOFAR de toestand van de ionosfeer gemeten kan worden.
Uit de resultaten van het experiment blijkt dat LOFAR de ionosfeer erg nauwkeurig kan meten, maar niet zonder hulp. De waarnemingen zijn relatief: LOFAR meet lokale verschillen in de ionosferische elektronendichtheid (kijkend in verschillende richtingen), maar kan niet zeggen wat de absolute dichtheid is. De GNSS (Global Navigation Satellite System) ontvangers van NLR kunnen dat wel, maar minder nauwkeurig. Door LOFAR metingen te combineren met de waarnemingen van de GNSS ontvangers wordt het mogelijk om nauwkeurige, dekkende metingen van de ionosfeer boven heel Europa uit te voeren.
Het project is succesvol afgerond: de eindpresentatie heeft een prijs gewonnen (5th International colloquium on Scientific and Fundamental Aspects of the Galileo Programme, Braunschweig, oktober 2015). ASTRON en NLR willen in een vervolgproject proberen de resultaten verder uit te werken tot een permanent waarnemingssysteem van de ionosfeer, dat ingezet kan worden voor correctiesystemen voor satellietnavigatie (zoals EGNOS). Ook zal gekeken worden of de kalibratie van LOFAR voor astronomische waarnemingen verbeterd kan worden door permanent GNSS ontvangers te installeren op de stations.
Het werk in dit project is gefinancierd door ESA in het kader van het European GNSS Evolution Programme (EGEP).
Hieronder een afbeelding van de LOFAR metingen van de ionosfeer langs een satellietbaan. De LOFAR stations zijn duidelijk herkenbaar als groepjes van waarnemingen:
De LOFAR stations in Europa.
LOFAR metingen van de ionosfeer langs een satellietbaan. De LOFAR stations zijn duidelijk herkenbaar als groepjes van waarnemingen.
