Een team onder leiding van onderzoekers in China heeft een kunstmatig intelligentiesysteem gebouwd dat ruimteorkanen kan detecteren, enorme plasmastormen in de bovenste atmosfeer die radar- en gps-signalen kunnen verstoren. Deze stormen, die als cyclonen ronddraaien op honderden kilometers boven de aarde, waren tot nu toe berucht moeilijk te volgen.
Hoe ruimteorkanen ontstaan en waarom ze belangrijk zijn
Ruimteorkanen bestaan niet uit water. Het zijn wervelende massa's plasma, of superverhit geïoniseerd gas, die voorkomen in de ionosfeer, de laag van de atmosfeer tussen 80 en 640 kilometer boven de grond. Ze kunnen honderden kilometers breed zijn en uren aanhouden. Wanneer ze voorkomen, verstoren ze de geladen deeltjes waar radiogolven en satellietsignalen van afhankelijk zijn, wat leidt tot verstoringen van radarsystemen, gps-navigatie en communicatie.
Wetenschappers weten al jaren van ruimteorkanen, maar ze in realtime spotten was een uitdaging. Traditionele methoden vertrouwen op satellietgegevens en handmatige analyse, wat traag is en vaak de stormen mist terwijl ze zich ontwikkelen. Het nieuwe AI-systeem, ontwikkeld door onderzoekers uit China en samenwerkers in andere landen, verandert dat.
Wat de AI anders doet
Het team trainde een machine learning-model op jaren aan ionosfeergegevens verzameld door satellieten en grondinstrumenten. De AI leerde de kenmerkende signalen van ruimteorkanen herkennen, waaronder hun spiraalvorm en de manier waarop ze het omringende plasma verstoren. Eenmaal getraind kon het systeem deze stormen identificeren terwijl ze zich vormden, iets waarvoor eerder menselijke experts na afloop door grote datasets moesten spitten.
In tests detecteerde de AI met succes meerdere ruimteorkaan-gebeurtenissen. De onderzoekers zeggen dat het systeem nu bijna in realtime kan werken, waardoor voorspellers de kans krijgen om satellietoperators, netbeheerders en luchtvaartautoriteiten te waarschuwen voordat een storm toeslaat. Het werk werd gepubliceerd in een peer-reviewed tijdschrift en is een stap richting operationele ruimteweersvoorspelling.
Waarom lokale wetenschappers en ingenieurs opletten
China heeft zwaar geïnvesteerd in ruimtetechnologie en satellietnavigatiesystemen, waaronder het eigen BeiDou-netwerk. Ruimteorkanen vormen een directe bedreiging voor die activa. Wanneer een storm de ionosfeer verstoort, kan dit de nauwkeurigheid van positioneringssignalen verminderen en in extreme gevallen communicatie volledig uitschakelen. Voor een land dat afhankelijk is van satellieten voor alles van landbouw tot militaire operaties, is het vermogen om deze gebeurtenissen te voorspellen waardevol.
Het onderzoek heeft ook wereldwijde implicaties. Ruimteorkanen houden zich niet aan nationale grenzen. Een storm die boven een regio ontstaat, kan signalen over hele continenten beïnvloeden. Het AI-systeem, als het breed wordt toegepast, kan operators over de hele wereld helpen hun infrastructuur te beschermen tegen een fenomeen dat lang onzichtbaar is geweest voor waarnemers op de grond.
Dit is niet de eerste poging om machine learning te gebruiken voor ruimteweer, maar het is een van de eerste die zich specifiek richt op de spiraalvormige plasmastormen die bekend staan als ruimteorkanen. Het team erachter zegt dat het model kan worden verbeterd met meer gegevens en uiteindelijk kan worden geïntegreerd in vroegtijdige waarschuwingssystemen. Voor nu biedt het een nieuwe manier om te zien wat er in de lucht gebeurt, voordat het problemen op de grond veroorzaakt.
