Come funziona il GPS per l'aviazione?

Per anni, il governo ha limitato gli usi non militari del Global Positioning System. Sviluppato negli anni '70, il sistema è entrato nel mondo civile negli anni '80, ma i militari hanno offuscato i segnali in modo che un'accuratezza di 30 metri fosse il meglio che piloti o altri utenti potessero sperare. Nel 21° secolo, questo è cambiato: la vostra unità GPS per l'aviazione ha 10 volte la precisione del suo antenato del 20° secolo.

Segreti dei satelliti

Quando l'URSS lanciò lo Sputnik nel 1957, gli scienziati americani scoprirono di poter localizzare la sua posizione monitorando i cambiamenti nella sua frequenza radio mentre si muoveva. I militari capirono che i sottomarini potevano allo stesso modo tracciare i segnali satellitari per orientarsi dopo mesi sott'acqua. Nel 1973, i militari idearono un sistema di navigazione alternativo, lo stesso Global Positioning System in uso oggi. Ogni unità GPS riceve trasmissioni digitali satellitari che usa per determinare la propria posizione, basandosi sulla distanza dai satelliti.

Triangolazione

Le trasmissioni satellitari includono la posizione del satellite e l'ora esatta della trasmissione. Il tempo che impiega a raggiungere il vostro GPS mostra quanto dista il vostro aereo dai satelliti. Per garantire una temporizzazione accurata, ogni satellite GPS trasporta quattro orologi atomici. Conoscere l'ora e la posizione di origine di tre segnali satellitari dà alla vostra unità informazioni sufficienti per triangolare la posizione del vostro aereo, ma solo se il vostro GPS ha un orologio atomico di precisione comparabile. Aggiungere un segnale da un quarto satellite permette all'unità di cavarsela con un orologio comune.

Orologi atomici

La chiave della precisione del GPS è la tremenda precisione degli orologi atomici. La tecnologia degli orologi atomici colloca gli atomi in un campo oscillante, causando la risonanza del campo a una frequenza che corrisponde alla risonanza magnetica degli atomi. Utilizzando la risonanza come base per il movimento dell'orologio, invece di un cristallo di quarzo o un insieme di ingranaggi, gli orologi raggiungono un'accuratezza senza pari. Gli scienziati hanno sviluppato diverse tecnologie per gli orologi atomici, ma la maggior parte dei cronometri GPS funziona con atomi di cesio.

Errori

Anche se i militari non degradano più i segnali GPS per i civili, si riservano il diritto di farlo in qualsiasi momento. Anche senza quel fattore, i segnali GPS a volte subiscono lievi errori a causa di segnali che rimbalzano su ostacoli o rallentano nell'atmosfera. Nel 2003, il governo ha lanciato il Wide Area Augmentation System per fornire maggiore precisione al GPS per l'aviazione. Le informazioni aggiuntive dai satelliti WAAS e dalle stazioni a terra rendono le unità GPS per l'aviazione accurate entro 1-2 metri orizzontalmente e 2-3 metri verticalmente.