¿Cómo funciona el GPS?

Un mínimo de 24 satélites en órbita permiten que sepamos en todo momento en qué punto del globo estamos.

El ser humano ha mirado a las estrellas para orientarse desde tiempos inmemoriales. Los movimientos celestiales y la posición de nuestro sol nos han permitido explorar y descubrir hasta el último rincón del planeta.

En cierta forma, el GPS mantiene vivo ese método, aunque de una manera menos poética. El secreto de su funcionamiento reside en una constelación de 31 satélites que orbitan la Tierra a unos 20.200 kilómetros de altura. Cada uno de ellos completa una vuelta al planeta cada doce horas, aproximadamente.

Estos satélites se hallan en diferentes planos orbitales, de forma que cualquier lugar terrestre está cubierto por varios de ellos en todo momento. Emiten una señal de radio característica, conocida como efeméride, que es la que captan las antenas GPS de los navegadores, los móviles, los relojes o los receptores con que se equipan todo tipo de vehículos.

Esta señal permite calcular la posición relativa del satélite con respecto al receptor. Cuando se combinan las señales de varios satélites, es posible conocer mediante triangulación la posición del sujeto o vehículo con una precisión aproximada de cinco metros, aunque algunos sistemas de control y el uso de diversas bandas de comunicación logran reducir esa cifra hasta un metro.

Por lo general, nos basta con recibir la señal de tres satélites para conocer la longitud y latitud a la que nos hallamos. Con un cuarto satélite también podemos saber nuestra altitud. En los receptores equipados con relojes sincronizados con la red de satélites es posible conocer estas tres incógnitas con la señal de solo tres satélites, o la latitud y la longitud con solo dos.

Sincronizados como relojes

Conservar la red perfectamente sincronizada es fundamental para conseguir tal exactitud. Varias estaciones de transmisión de las fuerzas aéreas estadounidenses mantienen los satélites en hora de acuerdo a los registros de un reloj atómico, y monitorizan la posición individual de cada uno de ellos para asegurarse de que siguen el curso correcto. Incluso a esa elevada altura, las naves tienen que ajustar sus órbitas cada pocos meses debido a su fricción con las capas más externas y menos densas de la atmósfera.

Los satélites de la red GPS se sustituyen cada pocos años, entre siete y doce en función de la generación de la que formen parte. La red puede garantizar su funcionamiento con 24 aparatos, pero el Ejército de Estados Unidos mantiene en vuelo unidades extra para evitar fallos de cobertura imprevistos.

La próxima generación de satélites, conocida como GPS III, se lanzará a partir de 2017 y tendrá una vida útil de más de quince años. Estos nuevos vehículos espaciales permitirán mejorar la precisión de los receptores y serán mucho más resistentes a cualquier intento de sabotaje o interferencia por parte de fuerzas enemigas.

Imagen (Lockheed Martin): Ilustración de uno de los satélites GPS III, que entrarán en servicio el año que viene. 

Más información sobre el tema en el artículo La nueva era del GPS, escrito por Ángel Jiménez de Luis. Puedes leerlo en el número 424 de Muy Interesante.

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Etiquetas: tecnología

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