Como es que se da el Funcionamiento del gps

Funcionamiento del GPS:

La tecnología cada día nos sorprende más con sus increíbles avances y mejoras. Cada día la vida se nos hace más sencilla y agradable, porque tenemos herramientas que nos facilitan los quehaceres, como por ejemplo usar un celular, ver televisión o navegar por internet. Pero hay algo más sorprendente que nos permite saber en qué lugar específico –o casi específico- nos encontramos en nuestro planeta, me refiero al Sistema de Posicionamiento Global o GPS por sus siglas en inglés. El GPS nace alrededor de los años ’60 con el nombre de TRANSIT, un sistema que se implementó en la Fuerza Armada de los Estados Unidos para poder conocer exactamente las posiciones de sus navíos y flotas, solo que no era tan preciso debido a que las actualizaciones de posición se hacían cada 40 minutos por lo que era muy difícil determinar el lugar exacto. Diez años más tarde la Fuerza Aérea junto con la Armada de los Estados Unidos unieron sus programas de posicionamiento creando el NAVSTAR GPS, mandando al espacio 11 satélites para poder precisar la posición del objeto en la Tierra. Actualmente en Europa se está desarrollando un mecanismo de posicionamiento llamado Galileo el cual utiliza un propio conjunto de satélites en el espacio.

El GPS que usamos diariamente funciona gracias a 24 satélites que se encuentran cerca de 20000 km aproximadamente sobre la superficie de la Tierra, teniendo éstos órbitas sincronizadas y monitoreadas desde los computadores de las centrales terrestres. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos.1  Se utiliza el método de triangulación, el cual funciona debido al pilar de usar 3 satélites cualesquiera de los 24 (dependiendo de cuales estén más cerca del objeto) y así poder determinar el tiempo que se demora la señal en llegar a cada uno de éstos, lo que determina la distancia entre objeto-satélite y satélite-satélite; utilizando las coordenadas de los satélites conocidas en la Tierra, se puede obtener la posición casi exacta del objeto con un rango de error de aproximadamente 5 metros, lo que es casi insignificante si hablamos de distancias grandes. Otros datos más específicos del GPS: sabemos que la vida útil de los satélites es de aproximadamente de 7,5 años de vida; poseen un período de 11h y 58min; con respecto al ecuador poseen una inclinación de 55°. Existe una estación principal, 4 antenas y 5 estaciones de monitoreo. Lo que permite que el GPS pueda funcionar y calcular o determinar posiciones de objetos se llama ‘’Efemérides’’, en el estudio de los cuerpos celestes, una efemérides es una tabla de valores que da las posiciones de los objetos astronómicos en el cielo en un momento o momentos dados2, donde se aprecia la salud o vida del satélite, la hora exacta que posee, su posición en el espacio, información doopler (ultrasonidos que utilizan el efecto Doopler para poder visualizar la velocidad de las ondas), etc.

Existen tres efectos que se pueden apreciar en los objetos con GPS los cuales son; la dilatación del tiempo, el cambio de frecuencia gravitacional y los efectos de la excentricidad del planeta y de los satélites. Todos estos provocados porque debemos tener en cuenta la Teoría General de la Relatividad y la Teoría Especial de la Relatividad de Albert Einstein debido que las horas de los satélites en el espacio no siempre coinciden con los de la Tierra. Para poder entender más allá este problema, debemos comenzar diciendo a grandes rasgos que son las Teorías de la Relatividad: ambas nos indican que los sucesos o hechos físicos que ocurren en el espacio como en el tiempo son relativos o limitados al estado de movimiento en que se encuentre el observador. Situémonos en un ejemplo: si sabemos que la velocidad de la luz en el vacío es de 300000 km/s podemos decir que vemos a una distancia de 300000 km en un segundo cualquier cosa. Cuando miramos la luna, estamos viendo el pasado, puesto que estamos viendo la luz que nos llega con un segundo de retraso, entonces todo lo que vemos ya ocurrió, por lo que es relativo para nosotros que somos los observadores. La Teoría Especial nos habla de la física de movimiento en ausencia de fuerzas gravitatorias, donde existen grandes velocidades, en cambio, la Teoría General nos indica que también existen campos gravitatorios débiles pero las velocidades son más ‘’pequeñas’’ en comparación con la teoría anterior. La Teoría General de la Relatividad hace alusión también a la luz que emiten los cuerpos celestes (como lo son los soles, las estrellas, etc) y que ésta en algún punto deforma el ángulo alfa por la presencia de una masa ‘’M’’, aunque suene difícil de creer, es así, porque la luz –como menciona nuestro amigo Newton- sigue trayectorias rectilíneas, pero es la presencia de cuerpos de masa considerable lo que genera que la luz tenga que luchar contra esta deformación espacio-tiempo ejercida por el cuerpo para poder seguir su camino o trayectoria. Cabe destacar que en la teoría general el espacio-tiempo se ve afectado porque existe presencia de materia. Para poder comprender lo que hablo, imaginemos que tenemos una esfera y plastilina amasada, la cual ponemos sobre esta esfera; se aprecia que la plastilina se ‘’deforma’’ en el espacio, puesto que rompe este plano y genera curvatura cuando se encuentra con la esfera. Esto mismo sucede en el espacio exterior y las teorías nos señalan que se deforma el espacio-tiempo y la curvatura que se genera corresponde a un campo gravitatorio. Todos estos efectos provocan que la hora o tiempo en los relojes de los satélites se vea afectada en comparación con los relojes en la Tierra, trayendo como consecuencia que los relojes de los satélites sean más ‘’rápidos’’.

...