Il problema fondamentale del viaggiatore, in particolare del navigante, è sempre stato quello di conoscere con esattezza la propria posizione. In passato il problema è stato risolto grazie all’osservazione degli astri e all’uso di orologi sempre più precisi. Oggi, oltre ai corpi celesti naturali, vi sono nel firmamento moltissimi satelliti artificiali, alcuni dei quali possono fungere da punti di riferimento per risolvere il problema della posizione. Fu su questa base che il Dipartimento della difesa degli Stati Uniti allestì un sistema satellitare a copertura globale e continua, che nel 1991 fu messo a disposizione di tutto il mondo, gratuitamente, col nome di Sps (Standard Positioning System). L’Sps derivava dal sistema militare Pps (Precision Positioning System), di cui era una versione degradata in quanto la precisione nel rilevamento della posizione era inferiore, circa 100150 metri. Questo peggioramento intenzionale delle prestazioni rispetto sistema militare fu abolito nel 2000 dal presidente Bill Clinton e quindi il Pps, che ormai aveva assunto il nome di Gps (Global Positioning System) ed era a disposizione di tutti, raggiunse la precisione di 10-20 metri.
Il Gps consiste in tre componenti: ventiquattro satelliti in orbita intorno al nostro pianeta, cinque stazioni di controllo e un centro di calcolo a terra, i ricevitori degli utenti. I satelliti, la cui traiettoria è costantemente seguita ed eventualmente corretta dalle stazioni di controllo, emettono segnali radio che sono raccolti e identificati dai ricevitori. Ciascun ricevitore capta i segnali di almeno cinque satelliti ed è in grado di ricavarne la propria posizione (latitudine, longitudine e altezza) con una precisione di 10-20 metri e l’ora esatta. Quest’ultimo dato è fornito da quattro orologi atomici di elevatissima precisione che sono a bordo di ciascun satellite, così che gli utenti non hanno bisogno di dotarsi di questi costosi strumenti per avere un’informazione di prima qualità.
Il sistema consente di rilevare non solo la posizione,ma anche la quota e la velocità di persone, veicoli e quant’altro.
I satelliti sono 24, più alcuni di scorta, e sono collocati in gruppi di quattro su sei piani orbitali inclinati di 55 gradi rispetto all’equatore. Questa disposizione fa sì che ogni utente possa ricevere in ogni istante il segnale di almeno cinque satelliti. Le orbite ellittiche, poco schiacciate, sono a una distanza di circa ventimila chilometri dalla terra e ogni satellite compie un giro completo ogni 12 ore, trasmettendo periodicamente i dati orbitali che lo riguardano. Oltre agli orologi atomici, ciascun satellite possiede dei razzi per la correzione della traiettoria, due pannelli solari di oltre 7 metri quadrati per l’alimentazione elettrica, e batterie di riserva in caso di eclissi. Il peso di un satellite è di 845 chilogrammi e la sua durata di progetto è di sette anni e sei mesi.
Il GPS è divenuto di fondamentale importanza per aerei, navi, treni, ma anche per il semplice automobilista che percorre strade sconosciute, nel caso di calamità naturali come terremoti. Ormai anche gli sportivi ciclisti, podisti, sono dotati di ricevitore GPS per misurare i loro percorsi.
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