Come Funzionano i Satelliti GPS?
GPS, o Global Positioning System, si basa su una rete di satelliti che orbitano attorno alla Terra per fornire dati di navigazione tramite triangolazione. Originariamente lanciati come aiuto alla navigazione per unità militari, il sistema satellitare GPS è ora disponibile per civili in tutto il mondo. Comunicando con ricevitori terrestri, questi satelliti permettono agli utenti GPS di individuare la loro posizione entro pochi metri.
Rete Satellitare
Il "segmento spaziale" GPS consiste in una rete di satelliti in orbita terrestre, con le loro traiettorie impostate per fornire la massima copertura superficiale possibile. Il sistema richiede 24 satelliti per fornire un servizio accurato in qualsiasi punto del globo, ma nel 2011 ce ne sono sette extra che forniscono copertura di backup in caso di guasto. Un sistema completo di tracciamento e controllo tiene traccia di ciascuno di questi satelliti, monitorando i loro percorsi orbitali per cercare deviazioni che potrebbero compromettere i calcoli GPS.
Come Funziona il GPS
Ogni satellite trasmette un segnale ripetitivo che contiene l'identità e la posizione del satellite nonché l'ora della trasmissione. Ognuno di questi segnali viaggia a velocità costante, e i ricevitori raccolgono questi segnali e confrontano l'ora dichiarata con i loro orologi interni. I ricevitori possono quindi calcolare quanto sono lontani da ogni satellite in base a quanto tempo il segnale ha impiegato ad arrivare. Nella maggior parte delle circostanze, un ricevitore può rilevare circa nove satelliti da qualsiasi punto della Terra, con quattro segnali necessari per fornire una posizione accurata.
Tipi di Segnale
I satelliti GPS trasmettono su più frequenze simultaneamente. Utenti militari e civili condividono le due frequenze primarie, sebbene i ricevitori militari possano utilizzare un flusso di dati a banda più larga per ricevere dati posizionali più accurati dell'equipaggiamento civile. Le due frequenze permettono anche ai ricevitori di confrontare il ritardo del segnale per correggere le peculiarità dell'ionosfera terrestre che potrebbero introdurre errori nei calcoli GPS. I satelliti GPS trasmettono anche su una terza banda designata per l'uso come parte del Sistema di Rilevamento Esplosioni Nucleari degli Stati Uniti, progettato per tracciare la posizione di esplosioni nucleari a supporto dei trattati di divieto di test.
Manutenzione
L'US Air Force mantiene il sistema satellitare GPS. Il primo satellite fu lanciato nel 1978, e un programma regolare di lanci ha mantenuto il sistema ben fornito di satelliti da allora. Monitorando attentamente la salute dei satelliti e dismettendo quelli che sviluppano problemi irreparabili, l'Air Force assicura che la rete rimanga abbastanza sana da servire sia come aiuto alla navigazione civile che militare. I satelliti più recenti contengono ulteriori raffinamenti tecnologici al sistema, progettati per migliorare accuratezza e affidabilità minimizzando interferenze con altri sistemi di comunicazione.