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L'attività solare si svolge in cicli di 11 anni e attualmente ci stiamo avvicinando al picco del ciclo solare 25. Ciò significa più macchie solari, aree di intensa attività magnetica che producono brillamenti solari ed espulsioni di massa coronale (grandi espulsioni di plasma e campo magnetico dal sole). Quindi molte parti del mondo non abituate alle aurore boreali improvvisamente vengono trattate con dimostrazioni colorate del fenomeno.

Cosa c'entra tutto questo con la costruzione? Sfortunatamente, il meteo solare tempestoso può anche creare scompiglio con le apparecchiature di rilevamento che utilizzano segnali GNSS (Global Navigation Satellite Systems).

"Tende a danneggiare le prestazioni del GPS, incluso l'RTK (posizionamento cinematico in tempo reale) per applicazioni di edilizia e topografia", afferma Stuart Riley, vicepresidente della tecnologia - GNSS presso Trimble, l'azienda tecnologica statunitense.

Quando il plasma proveniente dal sole colpisce la ionosfera, solitamente segue le linee del campo magnetico ai poli Nord e Sud, afferma Riley.

Normalmente, l'attività solare tende a colpire solo le zone più remote del nord. Ma quando è forte, come lo è attualmente, i problemi possono estendersi fino al Nord America, al Regno Unito e all'Europa.

Man mano che il sole rilascia più plasma, questo colpisce la ionosfera terrestre e può causare ritardi nei segnali GNSS, nonché una rapida attenuazione.

La tempesta più importante, a maggio, causata da particelle emesse da un'enorme macchia solare, è stata la più intensa dal 2003. "Abbiamo visto un impatto significativo nel Canada settentrionale e fino alle latitudini più settentrionali, ma anche negli Stati Uniti e persino nella Bay Area, il che è estremamente raro", afferma Riley.

Un ricevitore GNSS modulare Trimble R750. (Immagine: Trimble)

"Abbiamo sicuramente riscontrato alcuni problemi in Scandinavia e nei paesi nordici e abbiamo assistito ad attività in Europa, ma lì non è stato così grave, anche se ci sono state alcune aurore boreali spettacolari.

"L'ultima volta siamo stati fortunati perché è iniziato alla fine di un giorno di venerdì nel Regno Unito e la maggior parte dell'attività era terminata entro lunedì. Se fosse successo durante l'orario di lavoro a metà settimana, avrebbe avuto un impatto molto più dirompente sulle operazioni".

La sfida più grande è un degrado del segnale che influisce sulla capacità di rilevare la posizione dell'attrezzatura, afferma Riley. "Si possono avere problemi di tracciamento in cui il segnale viene attenuato al punto che potresti non essere in grado di tracciarlo per brevi periodi di tempo. Questo non è accaduto molto nelle recenti tempeste", spiega.

"L'altro effetto è che la misurazione della distanza dal satellite può essere corrotta. Per RTK, hai la base e hai il rover e facciamo molte ipotesi sulla correlazione delle misurazioni. Quando ottieni queste elevate attività ionosferiche inizi a vedere una certa decorrelazione delle fonti di errore della base e del rover."

Dal punto di vista di un operaio edile o di un geometra, ciò significa che le misurazioni dell'altezza o della posizione orizzontale possono iniziare a spostarsi, rendendo potenzialmente le misurazioni meno precise.

"Può essere estremo, fino al punto di non essere più in grado di fare RTK, anche se solo per brevi periodi", afferma Riley.

Qual è la soluzione?

Questo non è il primo ciclo solare che si verifica nell'era dell'RTK, afferma Riley. La tecnologia RTK è in fase di sviluppo dagli anni '90 e gli algoritmi e l'hardware sono gradualmente migliorati nel tempo, il che significa che i nuovi sistemi funzionano meglio di quelli più vecchi.

Ciò non significa, tuttavia, che i nuovi sistemi siano immuni. "I diversi produttori reagiranno a questi problemi in modi diversi. Ma in genere, un potenziale degrado della posizione è un problema di produttività per i lavoratori edili", afferma Riley.

Di conseguenza, da tempo si sta lavorando per ridurre al minimo i disagi mentre raggiungiamo il massimo solare (il periodo di massima attività solare del ciclo), che dovrebbe verificarsi tra la fine del 2024 e l'inizio del 2026, secondo lo Space Weather Prediction Center (SWPC) della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) degli Stati Uniti.

"Circa tre anni fa, sapevamo che il ciclo si sarebbe riscaldato. È molto prevedibile", afferma Riley.

"Sappiamo che due o tre anni prima del picco, storicamente abbiamo iniziato a rilevare problemi e sono continuati per due o tre anni dopo. Quindi per circa sei anni in un ciclo di 11 anni tendiamo ad avere problemi minori. In genere, è in luoghi più estremi, luoghi molto settentrionali, dove inizieremmo a vedere se sono i primi. Poi ci sono alcuni problemi unici nelle regioni equatoriali come il Brasile che sono i primi indicatori di attività".

Stuart Riley

Riley e i suoi colleghi di Trimble hanno iniziato a raccogliere una grande quantità di dati circa tre anni fa, distribuendo apparecchiature in vari luoghi del mondo e utilizzando dati dalla rete RTX dell'azienda che ha stazioni in tutto il mondo. Hanno anche utilizzato sofisticate registrazioni a radiofrequenza (RF) per registrare le tempeste e riportarle in laboratorio per studiarle e trovare modi per proteggere i segnali.

"Se riusciamo a registrare una tempesta, possiamo riportarla in laboratorio e riprodurla più e più volte e perfezionare gli algoritmi a un livello davvero basso. È qualcosa che non avevamo a disposizione l'ultima volta."

Il risultato di tutta questa raccolta di dati e di tutti questi ritocchi di algoritmi è stato un nuovo prodotto chiamato " ", che è stato rilasciato alla fine dell'anno scorso e distribuito come aggiornamento gratuito a chiunque utilizzi i servizi di supporto di Trimble. "Monitora le misurazioni su base satellite per satellite e cerca di stimare tre diversi parametri correlati alla ionosfera", spiega Riley.

"Da lì, possiamo regolare il motore di posizione in base a ciò che determiniamo da questi parametri su base per satellite. Spesso scoprirai che le tempeste solari non illuminano necessariamente l'intero cielo, ma ci saranno zone di cielo che saranno interessate. Ci saranno alcuni satelliti che saranno estremamente interessati, alcuni lievi e altri per niente. Stimando cosa sta accadendo su base per satellite, possiamo configurare in modo più ottimale il motore di posizione e quindi derivare una stima migliore della posizione."

Quando l'attività solare diventa particolarmente intensa, il sistema progettato da Trimble entra in azione e compensa le aree gravemente colpite, in modo da garantire misurazioni più precise.

"Quello che abbiamo scoperto è che durante periodi di tempo benigni, questi rilevatori non si attivano, ma durante le tempeste solari, iniziano a attivarsi e iniziamo a regolare il motore e iniziamo a vedere un miglioramento sostanziale quando ciò accade", afferma Riley.

IonoGuard ha funzionato "davvero bene" durante l'ultima tempesta, afferma, e per dimostrarlo ha da una località in Canada dove in precedenza si erano verificati problemi significativi con RTK.

Pur professando di non essere un esperto in materia, Riley si aspetta che si verifichino altre tempeste. "Possiamo certamente aspettarci altre tempeste. Potrebbero essere della stessa portata che abbiamo visto di recente? Forse. Potrebbero essere più alte, potrebbero essere più basse, non è una cosa prevedibile. Potenzialmente, la prossima volta potrebbe influenzare le operazioni in un'area geografica diversa. Potrebbe non essere il Nord America, potrebbe essere l'Europa o qualche altro posto.

Consigli per le tempeste future

Per quanto riguarda la preparazione agli effetti delle future tempeste solari, il primo consiglio di Riley agli utenti della tecnologia Trimble è di assicurarsi di utilizzare il firmware più recente e che IonoGuard sia abilitato.

Più in generale, aggiunge, "Da una prospettiva RTK, se storicamente hai spinto la lunghezza della linea di base, allora riconsidera. Se te la cavavi con una separazione tra base e rover che è davvero lunga in condizioni benigne, allora considera se sarebbe pratico ridurla. Dipenderà dall'operazione. Alcuni cantieri sono solo poche centinaia di metri fino a chilometri. Alcune operazioni potrebbero spingersi fino a decine di chilometri. Quindi rivedi cose come queste e la tecnologia che stai utilizzando per assicurarti di avere tutte le funzionalità di cui hai bisogno abilitate".