Historia secreta del GPS
Laura Bliss
Es casi un cliché señalar lo omnipresente que es el GPS en la vida moderna. Sin al menos 24 satélites GPS orbitando a una altitud de 12,550 millas en el espacio, tus pedidos de Doordash, direcciones de Google Maps, viajes de Uber y entregas de Amazon no serían posibles. Tampoco lo serían las transacciones financieras confiables, la aviación internacional, los pronósticos meteorológicos específicos, las técnicas avanzadas de búsqueda y rescate, y la lista continúa.
Pero la historia de cómo obtuvimos el Sistema de Posicionamiento Global no es tan conocida. Este año se cumple el 50 aniversario del nacimiento de la tecnología, o al menos de un par de puntos clave en su larga gestación. En abril de 1973, el entonces subsecretario de Defensa de Estados Unidos, William Clements, firmó un memorando aprobando el Programa de Desarrollo de Satélites de Navegación de Defensa, que finalmente construyó lo que se conoció como Navstar GPS. La idea era permitir al ejército estadounidense navegar por el mundo y apuntar armas con precisión milimétrica, utilizando relojes ultraprecisos en satélites.
El coronel de la Fuerza Aérea Brad Parkinson fue elegido para dirigir la Oficina del Programa Conjunto que supervisaba el proyecto, y durante el fin de semana del Día del Trabajo de 1973, él y una docena de oficiales militares se reunieron en una sofocante sala de conferencias del Pentágono para idear el mejor enfoque. Esa reunión, conocida como la reunión de los “Salones Solitarios” debido al estacionamiento vacío y las oficinas a oscuras que los rodeaban, se convirtió en la tradición de la Fuerza Aérea como la historia del origen del GPS. Gran parte del sistema básico que esos oficiales crearon ese fin de semana sigue vigente hoy, dijo Harold W. Martin III, director de la Oficina de Coordinación Nacional para Posicionamiento, Navegación y Cronometraje Basados en el Espacio, que apoya al comité de líderes de agencias federales que ayudan guiar el desarrollo del GPS.
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En resumen, así es como funciona: cada satélite de la constelación GPS, mantenida y actualizada por la Fuerza Espacial de Estados Unidos, lleva consigo un reloj atómico extremadamente preciso. Estos satélites transmiten señales de radio que transportan dos datos clave: la ubicación actual del satélite (es decir, latitud y longitud) y la hora del reloj a bordo.
Estas señales se mueven a la velocidad de la luz para llegar a los receptores GPS en tierra. Con base en esa velocidad de movimiento constante, un receptor puede saber qué tan lejos está un satélite calculando la diferencia entre la hora del reloj del satélite y la hora del reloj local cada vez que escucha una señal. Si hay al menos cuatro satélites en lo alto (lo que la constelación actual de 24 satélites, más algunos adicionales, casi garantiza), el receptor puede usar la trilateración para determinar su ubicación en la Tierra. Aproximadamente el 95% de las veces, el sistema tiene una precisión de siete metros.
"Si piensas en las pirámides de Egipto, tomas la gran pirámide y la pones boca abajo, las cuatro esquinas de la base serían cuatro satélites en el cielo", dijo Martin. "Y al observar esos ángulos de la línea de visión, tu receptor estaría en el punto inferior, y tu receptor podrá entonces decirte dónde te encuentras".
Este año la oficina de Martin reconoce oficialmente el aniversario de oro de GPS. Pero muchos de los conceptos subyacentes son anteriores a la legendaria convocatoria de 1973. Desde la década de 1960 se habían llevado a cabo esfuerzos paralelos en diferentes ramas del ejército, como el sistema de sincronización del Laboratorio de Investigación Naval, que probó el uso de relojes atómicos sincronizados para la navegación en el espacio. El interés en un sistema de navegación por satélite se remonta al lanzamiento del Sputnik, cuando los científicos estadounidenses descubrieron que podían utilizar esencialmente los principios del efecto Doppler para rastrear desde la Tierra las señales de radio emitidas por el satélite soviético. El plan que surgió del Pentágono hace cincuenta años reunió los diseños de aquellos pioneros anteriores.
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Pero fue necesario mucho debate científico para llegar a la tecnología ultraprecisa que hoy damos por sentada. Una controversia durante la década de 1970 fue el papel de la relatividad en el GPS. Como repaso, la teoría de Einstein trata sobre cómo la gravedad afecta el continuo espacio-tiempo: cuanto más cerca estás de la Tierra, más fuerte es la atracción de la gravedad; cuanto más se adentra en órbita, más débil se vuelve. Esto afecta la rapidez con la que funcionará un reloj; los relojes en la Tierra marcan más lentamente que sus homólogos en el espacio. Por otro lado, otro efecto relativista sugiere que los relojes en movimiento funcionan más lentamente que los relojes estacionarios. Averiguar cuál de estos efectos dominaría el rendimiento de los satélites adquirió una importancia crítica. Si el ejército estadounidense no corrigiera estas diferencias, habría errores de ubicación de más de diez kilómetros por día.
"Todo se reduce a que tenemos relojes en movimiento y diferentes fuerzas de gravedad relativas", dijo David Kaiser, físico e historiador de la ciencia en el MIT. “Van a funcionar de manera diferente según la relatividad. Así que lo único de lo que tenemos que preocuparnos con el GPS es de comparar los tiempos anunciados por relojes muy sensibles que se mueven en diferentes estados de gravedad”.
Según Kaiser, al ejército le llevó algunos años descubrir cómo dar cuenta de estas complicaciones. Pero en 1978, se lanzó oficialmente el primero de los once satélites GPS Navstar. En 1983, después de que el vuelo 007 de Korean Air Lines fuera derribado sobre el espacio aéreo soviético, el presidente Ronald Reagan anunció planes para abrir el GPS al uso civil. En la década de 1990, el GPS se declaró en pleno funcionamiento en todo el mundo con 24 satélites y continúa modernizándose y actualizándose cada año. Hoy en día, gracias a Internet y los teléfonos inteligentes, unos 7 mil millones de receptores GPS en todo el mundo conversan con esos satélites y otros operados por la UE, Rusia y China.
Fuente: CityLab/ Traducción: Horacio Shawn-Pérez
