Scienza&Tecnologia — 21 settembre 2018
Ecco come funziona il GPS

Capita molto spesso di utilizzare il nostro smartphone o il navigatore satellitare della nostra auto per ricevere indicazioni stradali. Il sistema che permette al nostro dispositivo di localizzare la propria posizione è un ricevitore GPS, acronimo di Global Positioning System, vale a dire un sistema di posizionamento globale costituito da una rete di satelliti che orbitano intorno alla Terra.

Per capire come funziona un sistema di posizionamento satellitare dobbiamo fare un passo indietro nel tempo. Nel 1957 alcuni scienziati, monitorando il primo satellite, lo Sputnik I, scoprirono che potevano tracciare con precisione l’orbita del satellite ed intuirono che era possibile identificare la propria posizione sulla Terra usando tale informazione. Eravamo negli anni della guerra fredda per cui questa ricerca scientifica era portata avanti soprattutto in campo militare ed era mirata dalla necessità di stabilire la posizione dei sottomarini nucleari dotati di missili balistici. Fu così che vennero sviluppati due complessi sistemi: il NAVSTAR (GPS) statunitense ed il GLONASS sovietico.

Cominciamo con il GPS. Questo sistema statunitense utilizza una costellazione minima di 24 satelliti, con quattro satelliti geostazionari distribuiti in ciascuna delle sei orbite.

Ciascun satellite ogni istante invia la propria posizione alle torri di controllo. Quando un ricevitore GPS viene attivato, riceve le informazioni della posizione dei vari satelliti. Triangolando i dati ricevuti riesce a determinare la propria posizione. La geolocalizzazione è sempre molto precisa, al massimo ci può essere un errore di pochi metri, causato soprattutto dalle interferenze.

Per assicurare il perfetto funzionamento del GPS è necessario che tre diversi strumenti funzionino in perfetto accordo: il segmento spaziale, il segmento di controllo e il segmento di utilizzo.

Il segmento spaziale è composto dai satelliti che stazionano intorno all’orbita terrestre inclinati di 55 gradi rispetto all’equatore. Ogni satellite ripassa sullo stesso punto ogni 24 ore. Il segmento di controllo sono i cinque centri che gestiscono tutte le informazioni inviate dai satelliti. Il centro di controllo più importante è quello di Colorado Springs che corregge tutti le informazioni erronee inviate dai satelliti. Il segmento di utilizzo non sono altro che i ricevitori GPS presenti sulla Terra  (ad esempio gli smartphone, i navigatori satellitari e gli orologi).

Il GLONASS è l’acronimo di GLObal NAvigation Satellite System ed è formato da un totale di 31 satelliti, di cui solamente 24 funzionanti. Tale sistema dopo un calo di capacità negli anni ’90, nel 2001, su decisione del presidente russo Putin è stato oggetto di un corposo rifinanziamento arrivando nel 2010 ad avere una copertura del 100% del territorio russo.

Anche l’Europa si è dotata di un proprio sistema di posizionamento, il GALILEO, attivo dal 2016 e a regime consisterà di trenta satelliti (27 operativi e tre di riserva) orbitanti su tre piani inclinati sull’equatore a 23.222 km quota. Attualmente si trovano in orbita solo 22 satelliti ma non tutti sono completamente operativi. Uno degli obiettivi di Galileo è quello di fornire un sistema di posizionamento ad alta precisione in modo da rendere indipendenti  le nazioni europee dai sistemi GLONASS  o GPS che potrebbero essere disabilitati o degradati in qualsiasi momento dai loro operatori. Altri sistemi sono il BEIDOU, creato dalla Cina, e l’IRNSS indiano.

Insomma una flotta di satelliti che va ad aggiungersi a quelli militari, meteorologici e scientifici che già orbitano sulle nostre teste. È il caso che qualcuno cominci a pensare a come ripulire lo spazio da quelli non più operativi. Sarà la professione del futuro?

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Autore dell'articolo

Giorgio Agostini
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