Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

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 100-150 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 fortempo,nito 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.

Quindi riesce a seguire il movimentodi ogni oggetto dotato di ricevitore Gps. La posizione dell’oggetto si calcola misurando il tempo impiegato dal segnale emesso da un satellite per raggiungere il ricevitore. Questo tempo (si tratta di qualche microsecondo, o milionesimo di secondo) si ottiene facendo la differenza tra l’istante in cui il segnale giunge al ricevitore e l’istante in cui esso è partito dal satellite. Quest’ultimo dato è contenuto nel segnale radio emesso. Conoscendo questoe quindi la distanza tra ricevitore e satellite, e la posizione esatta di alcuni satelliti si ricava l’ubicazione dell’utente mediante unasorta di triangolazione.

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 setteanni e sei mesi.

MISURARE...



TEMPO PERFETTO

Il GPS consente di avere una misura del tempo di precisione atomica (a meno di 100 miliardesimi di secondo). Una misura temporale così accurata consente: la sincronizzazione dei sistemi di comunicazione; la gestione sicura delle reti di distribuzione dell’elettricità; un uso più razionale della banda nelle reti senza fili; eccetera.

IN AUTOMOBILE

Il Gps consente di fornire ai gestori e ai passeggeri informazioni precise sulla posizione dei mezzi, sui ritardi e sulla situazione meteorologica; permette di aggiornare con grande rapidità i dispositivi di informazione geografica, che registrano e dispiegano su una mappa i dati relativi alla situazione del traffico, alla presenza di servizi e così via.

IN AEROPLANO

Nel settore dell’aviazione civile il Gps accresce la sicurezza e l’efficienza dei voli in tutte le loro fasi: decollo, navigazione, atterraggio e rullaggio. In questo modo si arriverà alla cosiddetta ’navigazione d’area’, cioè al volo assistito dal Gps da un punto all’altro del globo. La maggior precisione offerta dal GPS consentirà decollo e atterraggio in condizioni di visibilità molto scarsa, superando i limiti delle tecnologie tradizionali.

SUI TRENI

In molti Paesi del mondo già oggi le ferrovie ricorrono al Gps in combinazione con sistemi di comunicazione, computer e vari tipi di sensori per accrescere la sicurezza e l’efficienza operativa. Questi miglioramenti si basano sulla conoscenza precisa dell’ubicazione in ogni istante di treni e veicoli di manutenzione viaggianti. Conoscere la posizione di ogni convoglio è indispensabile per evitare collisioni, rispettare i tempi di percorrenza e interconnettere il sistema ferroviario con gli altri sistemi di trasporto.


...E CONTROLLARE



SUL MARE

Sia in mare aperto sia nei porti, spesso le manovre sono rese difficili dalla congestione del traffico. Il Gps consente di migliorare la navigazione sotto tutti i punti di vista. Inoltre permette di individuare le boe, le navi adibite al dragaggio o alle prospezioni e via dicendo. Ai pescatori il Gps consente di localizzare i banchi di pesci e di seguirne gli spostamenti. Molto più facili le operazioni di salvataggio in seguito a naufragi o ad altri incidenti.

NEI CAMPI

In agricoltura il Gps consente di lavorare in condizioni di scarsa visibilità, di dosare con precisione i fertilizzanti e i pesticidi, di irrigare in modo più razionale, di raccogliere campioni di terreno per analizzarli e programmare gli interventi più adatti o le coltivazioni più appropriate.

Insomma il Gps consente di attuare un’’agricoltura di precisione’ che combina una maggiore produttività con una riduzione delle risorse impiegate.

LA TUTELA DELL’AMBIENTE

La raccolta tempestiva di grandi quantità di informazioni e la possibilità di elaborare i dati in tempi brevissimi consentono di seguire l’andamento delle variabili ambientali significative e di intervenire al bisogno. Ciò è utile in particolare quando le zone da rilevare sono molto estese o sono di accesso difficile. Anche gli incendi boschivi, le perdite di petrolio e altri disastri ambientali possono essere rilevati immediatamente con grande precisione. Si possono seguire i movimenti sismici e in genere gli spostamenti delle placche terrestri.

CALAMITÀ NATURALI

Si sa che un parametro critico in tutte le operazioni di soccorso e di salvataggio è il tempo: conoscendo l’ubicazione precisa di edifici, strade, attrezzature di intervento e di assistenza, oltre che delle vittime, si può risparmiare tempo e quindi salvare vite umane. Nel passato recente il Gps ha avuto una funzione essenziale nell’alleviare le conseguenze di calamità quali lo tsunami che ha sommerso le coste dell’Oceano Indiano nel 2004, gli uragani Katrina e Rita che hanno devastato il Golfo del Messico nel 2005 e il terremoto che, sempre nel 2005, ha colpito la regione a cavallo tra Pakistan e India.

GIUSEPPE O. LONGO