Attualmente
anche molti telefonini/computer, gli smartphone, hanno al loro interno tutto il
necessario per collegarsi al sistema di supporto alla navigazione ed alle
relative mappe. Solo 15 anni fa per usare questa strumentazione/servizio erano
necessari costosi e complessi apparati.
Per
capirci qualcosa cerchiamo di capire quali sono i componenti della
strumentazione e come funzionano.
Partiamo
dal nome del sistema usato sinora, GPS (Global Positioning System - http://it.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System), cioè
Sistema di Posizionamento Globale composto da 30 satelliti messi in orbita
dagli Stati Uniti a partire dal 1978. Oggi, i più vecchi ancora funzionanti, hanno
13 anni.
Tento una spiegazione
semplificata di come funziona il sistema di geolocalizzazione, cioè di calcolo
della posizione di un oggetto sulla nostra pianeta. Possiamo pensare questi 30
satelliti come una serie di Fari che viaggiano continuamente intorno alla Terra
su speciali aerei. Un viaggiatore terreste, ovunque si trovi, può sempre vedere
un certo numero di questi fari e un marinaio, basandosi sulla loro posizione, è
in grado di capire dove si trova può segnare la sua posizione su una mappa per
quindi calcolare la sua rotta di avvicinamento al porto. Il metodo di calcolo
si chiama “triangolazione”, si basa sulla misura della distanza di due punti e
degli angoli del triangolo che unisce i tre punti, due fari e la nave.
Il
marinaio infatti ha sulla sua mappa la posizione dei fari ed è sufficiente che
disegni due segmenti che partono dai fari e formino con il Nord un angolo
uguale a quello misurato con una bussola. Il punto della carta dove i due
segmenti si incrociano è esattamente la posizione della nave.
I
calcoli diventano abbastanza complicati se i “fari” viaggiano a circa 25.000 km
dalla terra ad una velocità di circa 14.000 km/h e non abbiamo una mappa che
indica dove sono posizionati “fari
satellitari”, fortunatamente la tecnologia e l’elettronica hanno risolto tutti
i problemi.
Tento
di spiegarvi semplicemente la procedura di calcolo per la triangolazione. Gli
strumenti a bordo del satellite sono in grado di calcolare l’orbita esatta
sulla quale il satellite viaggia e la sua velocità che, insieme alla “ora
esatta” sono contenute in messaggi inviati in continuazione e che viaggiano
alla velocità della luce (circa 300.000 km/h). Il nostro strumento di bordo, il
“GPS”, riceve due segnali consecutivi e con le informazioni che contengono è in
grado di calcolare la distanza del satellite e l’angolo percorso tra due
messaggi successivi.
Come
si vede tutti i calcoli dipendono da varie misure del tempo che, per il nostro
satellite, sono basate su un orologio atomico preciso al miliardesimo di
secondo e che viene controllato da una stazione a Terra ad ogni passaggio. Solo
per capirci, se questo orologio avesse un errore di 1 solo secondo, la sua
posizione sarebbe errata di 300.000 km: partendo da Roma per Milano,
rischieremo di arrivare sul pianeta Saturno. Per maggior sicurezza sul
posizionamento i calcoli sono fatti calcolando contemporaneamente la posizione
sulle informazioni fornite da più satellite e mediando i risultati.
La
seconda parte del sistema sono le “mappe nautiche” che nel nostro caso sono
speciali mappe digitalizzate, cioè disegni del terreno trasformati in numeri e
registrate su computer locale, su Intenet o su un dispositivo specializzato del
tipo TomTom™.
Il
terzo componente del sistema è il programma di navigazione installato sul
nostro Smartphone, per esempio Google Hearth, o sul dispositivo tipo TomTom™
che elabora la posizione ricevuta dai satelliti GPS e la riporta sulle mappe
digitalizzate che poi vengono mostrate sul display (schermo).
Sembra
tutto molto semplice, ma per arrivare a questi risultati ci sono stati anni di
fatiche di scienziati e tecnici.
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