Segnale GPS non trovato

Al giorno d’oggi conoscere con precisione la nostra posizione, così come calcolare rapidamente il percorso migliore per raggiungere la nostra destinazione, sono compiti talmente semplici da portare a termine, usando un comune smartphone, che non pensiamo più a cosa ci sia dietro di essi. Questo nonostante la posizione dell’utente sia fondamentale per il gioco del momento: Pokemon Go. Andare alla ricerca dei “mostriciattoli tascabili” nei dintorni reali in cui ci si trova è infatti lo scopo della app dei record.
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La struttura “hardware” che ci ha liberati dall’utilizzo delle mappe cartacee è il programma spaziale del Dipartimento della Difesa Statunitense denominato GPS (Global Positioning System – Sistema di Posizionamento Globale) diventato totalmente operativo nel 1994 con la disponibilità di 24 satelliti in orbita terrestre, originariamente progettato per scopi esclusivamente militari. I satelliti sono posizionati su sei orbite differenti, a circa ventimila chilometri dal suolo, ed effettuano due orbite terrestri complete in un giorno: in questo modo ogni punto della Terra è costantemente sotto visuale da parte di un adeguato numero di satelliti.

Il principio di funzionamento sfrutta alcune caratteristiche della Teoria della Relatività, prima fra tutte la costanza della velocità della luce nel vuoto, per calcolare la distanza di un oggetto munito di ricevitore GPS da una serie di satelliti che trasmettono senza soluzione di continuità. In particolare, ogni apparecchio ricevente misura la distanza dal satellite moltiplicando la velocità della luce per il tempo trascorso “in volo” dal segnale (istante in cui è stato ricevuto sottratto istante in cui è partito). Quando i satelliti “agganciati” dal ripetitore sono almeno quattro è possibile determinare con precisione (si parla di accuratezza anche inferiore al metro) la posizione tridimensionale dell’oggetto. È importante ricalcare il termine “tridimensionale” perché potendo calcolare questo tipo di posizione, il sistema GPS viene utilizzato con ottimi risultati anche sugli aerei, fornendo loro le coordinate geografiche unite all’altitudine. A differenza di una normale triangolazione il quarto satellite è necessario per eliminare l’incertezza sul tempo, visto che gli orologi degli strumenti commerciali (quali navigatori o smartphone) non possiedono l’accuratezza necessaria per arrivare ad una corretta identificazione della posizione: a bordo di ogni satellite GPS è invece presente un orologio atomico.

Attualmente oltre al sistema GPS sono attivi anche i sistemi di navigazione satellitari GLONASS (Russia) e Beidou (Cina), mentre per il 2019 è prevista l’attivazione completa del sistema europeo Galileo.

Quindi, cari allenatori di Pokemon, la prossima volta che il vostro smartphone vi dirà “segnale GPS non trovato” non arrabbiatevi, piuttosto pensate alla scienza che sta dietro a questo servizio, utile per divertirsi ma anche per moltissimi altri scopi. E ringraziate il buon Einstein per la dritta!

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Testo a cura di Angelo Zinzi e Stefano Bertacchi

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