Cómo los satélites moldean la vida diaria: desde la navegación por GPS hasta los pronósticos del tiempo

La mayoría de las personas consultan una aplicación de mapas o un pronóstico del tiempo sin pensar en lo que hace posible cada uno. Detrás de ambos hay una capa de satélites en diferentes órbitas, cada uno construido para un trabajo específico, según el sitio oficial de información GPS del gobierno de EE.UU., GPS.gov, y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE.UU. (NOAA).

Cómo los satélites GPS fijan su ubicación

GPS.gov describe el Sistema de Posicionamiento Global como una utilidad de propiedad estadounidense construida alrededor de tres partes: un segmento espacial, un segmento de control y un segmento de usuario. El segmento espacial es una "constelación nominal de 24 satélites operativos" que transmiten continuamente su posición y la hora exacta. Las estaciones de control terrestre monitorean y ajustan estos satélites, mientras que los receptores en teléfonos, automóviles y aviones captan las señales para calcular la ubicación del usuario, según GPS.gov.

NASA's Space Place, un sitio educativo dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro, explica las matemáticas subyacentes en términos más simples: la constelación actual incluye más de 30 satélites activos, y un receptor necesita señales de al menos cuatro de ellos para calcular una posición tridimensional precisa mediante un método llamado trilateración. Los receptores GPS estándar típicamente son precisos dentro de algunos metros, dice NASA, mientras que los receptores especializados pueden reducir eso a algunos centímetros.

GPS.gov señala que la Fuerza Espacial de EE.UU. desarrolla, mantiene y opera los satélites GPS y la red de control terrestre, mientras que la señal en sí se proporciona de forma gratuita a usuarios civiles en todo el mundo para usos como direcciones de conducción y navegación de senderismo.

Más allá de la navegación cotidiana, NASA's Space Place enumera usos de respuesta a desastres: los sensores basados en GPS contribuyen a sistemas de alerta temprana de tsunamis, ayudan a rastrear la deformación del terreno volcánico y aceleran la evaluación de daños después de terremotos.

Dos tipos de órbita detrás de su pronóstico del tiempo

El pronóstico del tiempo se basa en un conjunto diferente de satélites, y el Servicio Nacional de Satélites Ambientales, Datos e Información (NESDIS) de NOAA dice que la agencia opera dos tipos principales de satélites que trabajan juntos. Los satélites geoestacionarios, parte del programa de Satélite Ambiental Operacional Geoestacionario (GOES), orbitan alrededor de 22.236 millas por encima del ecuador, coincidiendo con la rotación de la Tierra para que se mantengan fijos sobre la misma región. NESDIS dice que los satélites GOES actualizan su imagería tan frecuentemente como cada 30 segundos, lo que los hace centrales para pronósticos a corto plazo y seguimiento de tormentas en tiempo real; GOES-16 cubre América del Norte y el Atlántico mientras que GOES-17 cubre el Pacífico.

El segundo tipo, satélites orbitales polares pertenecientes al Sistema Conjunto de Satélites Polares (JPSS), vuelan mucho más cerca de la Tierra — alrededor de 512 millas de altura — circulando de polo a polo aproximadamente 14 veces al día, según NESDIS. Cada paso cubre una franja más estrecha, pero debido a que el satélite está más cerca, la imagería tiene una resolución más alta, y la flota completa obtiene imágenes de todo el planeta al menos dos veces al día. NESDIS afirma que estos datos globales alimentan modelos numéricos de tiempo utilizados para generar pronósticos varios días antes, mientras que los satélites geoestacionarios manejan la imagen inmediata y localizada.

Satélites de observación terrestre de Europa

La Agencia Espacial Europea (ESA) administra los satélites Sentinel del programa Copernicus, que la ESA describe como cinco familias de satélites que llevan diferentes instrumentos que juntos respaldan el monitoreo más allá del tiempo solamente. La ESA afirma que Sentinel-1, por ejemplo, rastrea derrames de petróleo oceánicos, hielo marino, cobertura terrestre y deformación superficial, y que los datos de Copernicus en conjunto respaldan la monitorización de desastres, la respuesta humanitaria y la seguridad marítima, como guiar barcos de forma segura a través del hielo marino.

Por qué importan dos órbitas de satélite diferentes

Los ejemplos de GPS y clima señalan una opción de diseño común en los sistemas de satélites: la altitud es un compromiso entre el área de cobertura y el detalle. Los satélites más lejanos, como los satélites GPS o los satélites meteorológicos geoestacionarios, pueden ver un área grande y fija continuamente. Los satélites más cercanos a la Tierra, como los satélites meteorológicos orbitales polares, sacrifican la cobertura constante de un punto a cambio de imágenes más nítidas y detalladas cuando pasan sobre la cabeza.

Lo que esto significa para los usuarios cotidianos

Ninguno de estos sistemas es visible para las personas que dependen de ellos cientos de veces al día. Una aplicación de navegación utiliza silenciosamente señales de al menos cuatro satélites GPS para colocar un punto azul en un mapa, según la explicación de trilateración de NASA. El pronóstico de una aplicación meteorológica se basa en imágenes cosidas juntas de satélites a 22.236 millas de altura y otros a solo 512 millas de altura, según NOAA. El resultado es que las tareas rutinarias diarias — desplazarse, verificar el clima antes de salir de casa o rastrear una tormenta — dependen del hardware que orbita muy por encima de la atmósfera en el que la mayoría de los usuarios nunca piensan.