¿Cómo funciona el GPS?

El GPS fue desarrollado por el ejército americano entre 1978 y 1985, el sistema actual se puso en funcionamiento en diciembre de 1993 y no se utilizó en el ámbito civil hasta abril de 1995.

No es el único sistema de posicionamiento que se utiliza, también existe GLONASS desarrollado por la antigua Unión Soviética y que ahora controla la federación Rusa, GALILEO desarrollado por la Unión Europea operativo desde diciembre de 2016 y el Beidou que está siendo desarrollado por la República Popular China, pero como muchas otras cosas usamos GPS en el lenguaje común, para referirnos a este sistema, a los aparatos de navegación de los coches o a los mapas que utilizamos en nuestros smartphones.

Las siglas GPS vienen del inglés (Global Positioning System) , Sistema de posicionamiento global, como su propio nombre indica sirve para determinar la posición de cualquier objeto en el planeta Tierra, para ello utiliza 24 satélites cada uno con un reloj sumamente preciso. Están repartidos en 6 órbitas con 4 satélites en cada una, colocados a unos 20.000 km de altura y orientados 55º respecto al ecuador, de forma que siempre haya 8 de ellos “visibles” y den 2 vueltas completas a la tierra cada día.

Gracias al reloj incorporado en el satélite, al reloj de nuestro dispositivo y utilizando ondas electromagnéticas a la velocidad de la luz, podemos determinar la distancia entre los dos relojes, pues conocemos el tiempo que ha tardado la onda en llegar y la velocidad a la que se ha propagado. Sabiendo la distancia entre los dos puntos podemos generar una esfera de centro el satélite y radio esta distancia, que nos indique todos los posibles puntos donde podemos encontrarnos, simultáneamente otro satélite hace lo mismo y genera otra esfera diferente que se corta con la primera en una circunferencia, en ella se encuentra nuestra posición, con un tercer satélite y su esfera estaremos seguros de dónde estamos.

La idea es sencilla pero la ejecución muy complicada, a menudo se cometen pequeños errores en la sincronización entre todos los relojes. Esta complejidad viene, por ejemplo, con la velocidad a la que se mueven los satélites, pues es suficiente como para tener en cuenta la teoría general y especial de la relatividad de Einstein para la dilatación del tiempo.

Quedan muchos detalles por contar pero se pueden hacer una idea del funcionamiento de los sistemas de posicionamiento global. Las matemáticas que se aprenden en el colegio, en este caso la geometría de las esferas, unidas con una idea tan sencilla como su intersección y gracias a la ciencia y la  tecnología de nuestros días hacen posible la magia del GPS.