O que é cintilação ionosférica e como impacta a tecnologia de satélites?

A cintilação ionosférica, conhecida por afetar os sistemas de telecomunicação, com picos solares em ciclos de 11 anos, é um fenômeno que preocupa a produtividade no campo, especialmente nesses tempos de revolução da agricultura 5.0. 

Isso porque ela pode ser intensificada por explosões solares, que liberam energia e matéria no espaço, gerando irregularidades na ionosfera terrestre, que afetam equipamentos que dependem de redes GNSS e outros sistemas de radiofrequência, além de interferir em dispositivos nos carros, telefones e até mesmo aviões. 

Para fornecer mais informações sobre esse tema em alta, elaboramos este guia que aborda o funcionamento da cintilação ionosférica, explicando sua origem, seus efeitos nos sinais de rádio e nas tecnologias de satélite, além de apresentar estratégias para reduzir seus impactos. Acompanhe.

O que é cintilação ionosférica?

A cintilação ionosférica é um fenômeno caracterizado por mudanças rápidas e irregulares na intensidade de sinais de radiofrequência que atravessam a ionosfera, que é principalmente amplificado por explosões solares. 

Essa camada da atmosfera terrestre é composta por partículas ionizadas, o que lhe confere a capacidade de refletir e refratar sinais de rádio, como aqueles utilizados em sistemas de comunicação via satélite e navegação GNSS (Global Navigation Satellite System).

Na prática, essas alterações significativas no nível de sinal podem torná-los inacessíveis para sistemas que dependem deles. 

Quais são as causas?

Um dos principais responsáveis pelas irregularidades na ionosfera são as explosões solares e a interação dos ventos solares com o campo magnético da Terra, que influenciam diretamente o comportamento do plasma. 

O plasma é um estado da matéria composto por partículas carregadas, como íons e elétrons livres, formadas pela interação da radiação solar com as moléculas da atmosfera. 

Com isso, são formadas irregularidades, conhecidas como bolhas de plasma, que surgem principalmente em regiões próximas ao equador magnético, como aqui no Brasil.

Uma vez geradas, elas tendem a subir e a se deslocar ao longo das linhas do campo magnético, que alcançam latitudes além da região equatorial.

Assim, as variações na densidade do plasma provocam distorções nos sinais de rádio e de satélites que atravessam essas regiões, ocasionando a cintilação ionosférica.

Quais os efeitos na agricultura?

A cintilação ionosférica pode causar grandes impactos em diversas tecnologias no agro, principalmente aquelas que utilizam comunicações por satélite e sistemas de navegação de alta precisão. Dentre os efeitos, veja os principais, abaixo.

Problemas nos sinais GPS/GNSS

Esse é o principal problema. A cintilação pode gerar erros nos sistemas de navegação por satélite, ocasionando imprecisões que podem variar de poucos centímetros a vários metros.

Na agricultura de precisão, em que a exatidão no posicionamento é a base, essas interferências podem afetar o funcionamento de máquinas e influenciar negativamente na produtividade.

Além disso, é importante maximizar a janela de plantio para garantir que as plantas tenham condições ideais ao iniciar seu ciclo, fator determinante para alcançar bons resultados. Por isso, qualquer interrupção nos sinais recebidos em campo pode reduzir essa janela, causando sérios prejuízos.

Como detalhamos no início, as explosões solares tornam-se mais intensas a cada 11 anos, mas é um erro pensar que seus efeitos se manifestam apenas no auge do ciclo. 

Atualmente, estamos nos aproximando do próximo pico da cintilação, previsto para 2025. No entanto, os sistemas já vêm sendo impactados desde 2021/2022, durante a fase inicial, e é provável continuarem sendo afetados até 2028/2030, quando esse fenômeno chegará ao fim.

Ficar atento a qualquer fator que afete a produtividade agrícola é vital nessa fase de crescimento exponencial da população, além dos desafios das mudanças climáticas. De acordo com a Conab (Companhia Nacional de Abastecimento) a produção brasileira para a safra 2023/24 está estimada em 317,5 milhões de toneladas só na produção de grãos.

Esses dados só destacam a importância de sistemas de posicionamento precisos para manter a produtividade e atender às crescentes demandas globais, com sustentabilidade. 

Falhas nas comunicações de rádio

A cintilação também pode impactar sistemas de comunicação que utilizam ondas de rádio, como os modelos VHF e UHF, causando perda de sinal ou redução na qualidade da transmissão.

Interferência em sistemas autônomos

Devido aos problemas de recebimento de sinais de GPS, máquinas agrícolas autônomas e até mesmo para sensoriamento remoto, que dependem desse meio para navegação e operação, podem perder eficiência ou até mesmo parar de funcionar devido à instabilidade.

Quais as regiões mais afetadas?

A cintilação ionosférica se manifesta de forma mais intensa em duas regiões principais. Acompanhe quais são.

Regiões equatoriais

As áreas próximas ao equador são as que mais sofrem os impactos da cintilação, especialmente no período entre o pôr do sol e a meia-noite. Nessas regiões, as variações na ionosfera são mais frequentes e intensas, o que causam uma interferência maior nos sinais de GPS/GNSS.

Regiões polares

Nas proximidades dos polos norte e sul, a cintilação também ocorre com frequência, especialmente durante tempestades geomagnéticas, quando há uma interação intensa entre o campo magnético da Terra e o vento solar. 

Como mitigar e monitorar a cintilação atmosférica?

Embora não seja possível eliminar totalmente a cintilação ionosférica, diversas técnicas e tecnologias podem ser adotadas para reduzir seus impactos. Confira.

Corretor de sinal

Para melhorar a eficiência e garantir maior controle dos resultados no campo, utilizar um serviço de correção de sinal, como o oferecido pela Jacto Next, é um verdadeiro aliado.

Com ele, é possível alcançar um novo nível de precisão na lavoura, proporcionando até 2,5 cm durante 95% do tempo. Vale ressaltar que esses valores podem variar conforme as condições climáticas.

Os dados de posicionamento são fornecidos por uma rede dedicada de satélites GPS e transmitidos para os monitores instalados nos equipamentos agrícolas, auxiliando na orientação dos operadores. Assim, as máquinas conseguem seguir, de maneira consistente, as mesmas linhas na lavoura.

Das principais vantagens, podemos citar:

• menos amassamento da cultura: quando as máquinas retornam sempre pelos mesmos rastros, há uma redução de perdas e prejuízos na lavoura;
• aplicação mais precisa de insumos: a diminuição de sobreposições nas aplicações realizadas pelos equipamentos proporciona mais dinheiro para o seu bolso;
• repetibilidade: ano após ano, os equipamentos seguem os mesmos trajetos na lavoura, contribuindo para a redução de perdas;
• precisão no paralelismo: garanta maior precisão no alinhamento das passadas dos pulverizadores e excelência no plantio, reduzindo falhas em suas operações.

A solução de Correções de Sinais por GPS é compatível com máquinas Jacto e também com equipamentos de outras marcas, o que oferece maior praticidade. 

Inclusive, as transmissões são captadas por uma antena OTMIS, sem a necessidade de instalação adicional, e o serviço é contratado por assinatura anual, garantindo maior eficiência para o agricultor.

Uso de receptores GNSS de múltiplas frequências

Os receptores GNSS que operam em múltiplas frequências, como L1, L2 e L5, apresentam menor vulnerabilidade aos efeitos da cintilação, pois conseguem comparar os sinais transmitidos em diferentes frequências, permitindo a correção de erros provocados pela ionosfera.

Correções de falhas com RTK e PPP

Métodos como o Real-Time Kinematic (RTK) e o Precise Point Positioning (PPP) são utilizados para corrigir erros de sinal provocados pela cintilação, aumentando a precisão dos sistemas GPS/GNSS. 

O RTK, em particular, é amplamente empregado em máquinas agrícolas, pois permite ajustes em tempo real nos dados de posicionamento.

Enfim, como vimos nesse guia, a cintilação ionosférica, embora seja um fenômeno natural da atmosfera e intensificado por explosões solares, pode gerar sérios problemas nos sistemas autônomos. Para a agricultura de precisão, investir em tecnologias, como os corretor de sinal, receptores GNSS que operam em múltiplas frequências e sistemas de correção de erros em tempo real, fazem toda a diferença.

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