Il sistema GPS
A. Costantini | Quando parliamo di GPS, di solito intendiamo un “ricevitore GPS” (quello del nostro smartphone, ad esempio). Il Global Positioning System (GPS) è in realtà una costellazione di 27 satelliti in orbita attorno alla Terra (24 in funzione e tre extra nel caso in cui uno fallisca). L'esercito americano ha sviluppato e implementato questa rete satellitare come sistema di navigazione militare, ma presto l'ha aperta a tutti gli altri. Ognuno di questi satelliti ad energia solare da 1,5 tonnellate circa gira intorno al globo a circa 19.300 km, facendo due rotazioni complete ogni giorno. Le orbite sono disposte in modo che in qualsiasi momento, ovunque sulla Terra, ci siano almeno quattro satelliti visibili nel cielo. Il compito di un ricevitore GPS è quello di localizzare quattro o più di questi satelliti, “capire” la distanza da ciascuno e utilizzare queste informazioni per calcolare la propria posizione. Per fare questo calcolo (noto come trilaterazione), il ricevitore GPS deve sapere due cose: la posizione di almeno tre satelliti sopra su di sé e la distanza tra sé e ciascuno di questi satelliti. Il ricevitore calcola entrambe queste cose analizzando i segnali radio ad alta frequenza e bassa potenza provenienti dai satelliti. Le unità migliori hanno più ricevitori, in modo che possano raccogliere segnali da più satelliti contemporaneamente. La distanza da un satellite viene calcolata misurando il tempo impiegato dal segnale per arrivare e conoscendo che la sua velocità è uguale a quella della luce (300000 km a secondo nel vuoto). Per effettuare questa misurazione, ricevitore e satellite hanno entrambi bisogno di orologi sincronizzati fino al nanosecondo. Ogni satellite contiene un costosissimo orologio atomico, ma il ricevitore stesso utilizza un normale orologio al quarzo, che corregge costantemente esaminando i segnali in arrivo dai satelliti e determinando la propria imprecisione, nonché la correzione da effettuare. Ovviamente, affinché le informazioni sulla distanza siano utili, il ricevitore deve anche sapere dove si trovano effettivamente i satelliti. Questo non è particolarmente difficile perché i satelliti viaggiano in orbite molto alte e prevedibili. Il ricevitore GPS memorizza semplicemente un almanacco che gli dice dove dovrebbe essere ogni satellite in un dato momento. Cose come l'attrazione della luna e del sole cambiano leggermente le orbite dei satelliti, ma il Dipartimento della Difesa USA monitora costantemente le loro posizioni esatte e trasmette eventuali regolazioni a tutti i ricevitori GPS come parte dei segnali dei satelliti. L'articolo su casertasera.it.
