¿Como funciona el gps?

¿Cuantas veces nos hemos perdido buscando una dirección concreta mientras estamos de viaje? El humano siempre ha tenido la necesidad de orientarse y saber dónde se encuentra y hacia donde tiene que irse. Para cubrir esta necesidad innata, tuvo que utilizar las estrellas (la polaris o la Osa mayor), a continuación diseñó los primeros mapas, luego tras descubrir el campo magnético terrestre inventó la brújula etc. Estos métodos existen hasta el día de hoy pero la última palabra de la tecnología responde al nombre: GPS. La palabra GPS, es un acrónimo inglés el cual significa "global position system".

Como sabéis el Internet fue diseñado por los americanos y tenía principalmente metas bélicas cuyo propósito era demostrar la superioridad americana ante los demás países. El Internet, la energía nuclear y el GPS empezaron como un proyecto. La tecnología de GPS, fue utilizada por el ejército americano desde el 1940 para mejorar la navegación militar. La verdad es que los dispositivos GPS del pasado tenían tamaño enorme, poseían un alcance unos 400-700 kilómetros y una precisión de 200 metros y por muy raro que os parezca, se utilizaron hasta el 2001!

El sistema GPS tal y como lo conocemos el día de hoy, está constituido por un conjunto de satélites. El primer satélite fue lanzado el febrero de 1978, y hasta el Diciembre de 1993 habían sido enviados ya 24 satélites (de tipo Navstar1) que estaban listos por usarse pero todavía no podían ser usados por el público. Unas características de estos satélites son que pesan escasamente - menos de una tonelada, su ancho es menos de 5 metros y tienen una vida media de 10 años.

El motivo que puso en marcha el acceso para el público, fue el abatimiento de un avión turístico por los soviéticos en 1983. Un avión que viajaba de Seúl a Nueva York se desvió de su camino determinado e invadió sin querer el espacio aéreo soviético. Un avión de combate ruso, debatió enseguida el avión perdido causando la muerte de toda la tripulación y los pasajeros. Después de este acontecimiento, el presidente estadounidense Ronald Reagan anunció que el uso sería gratis para todos cuando estuviera listo. Bill Clinton, hizo realidad la promesa del presidente anterior, anunciando el uso libre para los ciudadanos.

Vamos a proceder a la manera de funcionamiento de GPS:

Pues cada vez que activamos nuestro móvil empieza la comunicación con la antena más cercana. Esta comunicación es bidireccional: recibe y envía señales y viceversa. En la navegación GPS, la comunicación esta vez es unidireccional, el móvil no envía ninguna señal a los satélites. Si hacía falta que enviara algo, lo que sea, seguro que nuestros móviles no cabrían en nuestros bolsillos ya que necesitarían una antena individual que te quitaría el ojo...

Ahora vuelan por encima de nosotros 31 satélites a una altura de 20000 kilómetros y no son visibles a simple vista. Se utilizan 24 de ellos y los demás 7 son de reserva listos para usarse cuando uno de los 24 que están en funcionamiento se estropee. La velocidad de cada satélite, es constante e igual a 4 kilómetros por hora y emiten ondas de radio a la tierra dando dos informaciones muy sencillas, las cuales son: su posición y la hora exacta a la que se envió la señal (los satélites llevan reloj atómico). ¿Fácil hasta ahora? Bueno si no hace nubosidad o no estamos metidos en un túnel, nuestro receptor se comunicará con 3-4 satélites y tal vez más. Las ondas de comunicación entre el y el satélite viajan a la velocidad de la luz. Recordados que este tipo de satélites se llaman geoestacionarios ya que desde la tierra parecen estar inmóviles. (Es como si tienes dos coches que corren a la misma velocidad en una carretera, parece que los dos están inmovilizados uno respecto al otro).

Y como detecta un satélite nuestra posición en la superficie de la tierra? El método que se utiliza se llama "trilateración" ya que se usan por lo menos tres satélites a la vez. No voy a usar terminología complicada ya que siempre me gusta hablar a través de ejemplos simples.

Fijados que os habéis perdido en el medio de la nada y llamáis a un amigo que vive en una ciudad, por ejemplo en Barcelona. Este amigo digamos que sabe que vosotros os encontráis a una distancia de 100 kilómetros de Barcelona. Vale amigo muchas gracias pero eso no me sirve porque está explicación es insuficiente ya que puedo estar en infinitos puntos a la vez a lo largo de la periferia de un círculo imaginario cuyo radio es 100 kilómetros.

Puedo estar en cualquier punto de la linea azul, ya que todos sus puntos distan 100 kilómetros desde el centro. ¿comprensible?

Como la información de mi amigo no me es suficiente, llamo a un segundo amigo mio que vive en Reus y me dice que estoy a 15 kilómetros de Reus. Pues ahora, un poco mejor pero esta información tampoco es suficiente ya que me puedo encontrar en dos puntos, que son los puntos de intersección de los dos círculos.

Ahora puedo estar en uno de los puntos en común de los dos círculos. Ambos puntos distan 100 del centro azul y 15 del centro naranja.

¿En este caso que hago? Llamaré a un tercer amigo mío que vive en Villa Seca y el me dirá que estoy a 10 kilómetros lejos de su ciudad.

Así que ya me encuentro en el punto de intersección en común de los tres círculos.

Pues ahora imaginados que en vez de tener círculos, tenemos esferas ya que el mundo es tridimensional: y en vez de tener ciudades como arriba - los centros de los círculos, son los satélites. Muy listo, ¿no?

Pues seguro que detrás de la tecnología GPS se esconden cálculos matemáticos muy complicados. Cabe destacar que la tecnología de navegación GPS se basa en la teoría de la relatividad de Einstein (¿Otra vez este pesado Einstein? véase aquí la teoria de relatividad) la cual si no la hubiéramos tenido en cuenta, activarías tu GPS en Madrid y eso mostraría que estás en Galicia. Acordados que cada satélite lleva un reloj atómico y que el tiempo transcurre más lento para un cuerpo en movimiento y para otro que está en reposo... El dispositivo de Gps es el único aparato que está disponible de comprar y que utiliza dicha teoría, osea la curvatura del espacio-tiempo... Genial, ¿no?

En la imagen de abajo se ve el padre e inventor de la tecnología GPS: Roger Lee Easton. Falleció en 2014. Descansa en paz, la humanidad cada vez que se ubica... te está agradecida.

Para cerrar esta entrada, pensabais que existe solamente el GPS como el único sistema de navegación? No, habéis sido engañados. Pues, tanto Rusia como China han desarrollado su propio sistema de satélites llamados "Glonass" y "Beidou" respectivamente. Todavía estamos cubiertos por el sistema americano GPS, pero cuando estalle un conflicto o una guerra entre los países, seguro que los americanos cortarán las comunicaciones y lo usarán solamente para sus negocios bélicos... Hará falta volver a las maneras tradicionales de ubicarnos... un mapa, una brújula o el uso de humo y ya está...

A ver que nos presenta el futuro.

¿Sabéis que me fascina más a mi en la tecnología de GPS y en física generalmente? Que por muy complicada que parezca, los científicos usan unos principios relativamente simples para llevar a cabo un logro transcendental y fascinante. El pensamiento y el principio es muy sencillo. La tecnología para realizarlo es la parte complicada. A mí me mola. ¿A vosotros?

Espero que hayáis aprendido algo.

¡Gracias por leer y hasta la próxima!