Negli ultimi anni sono diventati di uso abbastanza comune dispositivi e programmi che ci aiutano a …non perdere la retta via: parlo di quegli oggetti che usiamo in auto per cercare e il percorso per arrivare alla nostra meta e che ci aiutano a seguirlo correttamente.
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), cioè Sistema di Posizionamento Globale (http://it.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System) composto da 30 satelliti messi in orbita dagli Stati Uniti a partire dal 1978. Oggi, i più vecchi ancora funzionanti, hanno 13 anni.
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.
Attilio A. Romita
www.attilioaromita.it