Come i Satelliti Plasmano la Vita Quotidiana: Dalla Navigazione GPS alle Previsioni Meteorologiche

La maggior parte delle persone controlla un'app mappa o una previsione meteorologica senza pensare a cosa renda possibile uno dei due. Dietro entrambi c'è uno strato di satelliti in orbite diverse, ognuno costruito per un lavoro specifico, secondo il sito ufficiale di informazioni GPS del governo statunitense, GPS.gov, e la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) statunitense.

Come i satelliti GPS fissano la tua posizione

GPS.gov descrive il Sistema di posizionamento globale come un'utilità di proprietà statunitense costruita intorno a tre parti: un segmento spaziale, un segmento di controllo e un segmento utente. Il segmento spaziale è una 'costellazione nominale di 24 satelliti operativi' che trasmettono continuamente la loro posizione e l'ora esatta. Le stazioni di controllo terrestre monitorano e regolano questi satelliti, mentre i ricevitori nei telefoni, auto e aerei raccolgono i segnali per calcolare la posizione di un utente, secondo GPS.gov.

La NASA Space Place, un sito educativo gestito dal Jet Propulsion Laboratory, spiega la matematica sottostante in termini più semplici: la costellazione odierna include più di 30 satelliti attivi, e un ricevitore ha bisogno di segnali da almeno quattro di essi per calcolare una posizione tridimensionale precisa attraverso un metodo chiamato trilaterizzazione. Secondo la NASA, i ricevitori GPS standard sono generalmente accurati entro pochi metri, mentre i ricevitori specializzati possono restringere questo a pochi centimetri.

GPS.gov osserva che l'US Space Force sviluppa, mantiene e gestisce i satelliti GPS e la rete di controllo terrestre, mentre il segnale stesso è fornito gratuitamente agli utenti civili in tutto il mondo per usi come indicazioni stradali e navigazione escursionistica.

Oltre alla navigazione quotidiana, la NASA Space Place elenca gli usi di risposta ai disastri: i sensori basati su GPS contribuiscono ai sistemi di avvertimento precoce degli tsunami, aiutano a tracciare la deformazione del terreno vulcanico e accelerano la valutazione dei danni dopo i terremoti.

Due tipi di orbita dietro la tua previsione meteorologica

Le previsioni meteorologiche si basano su un diverso insieme di satelliti, e il National Environmental Satellite, Data, and Information Service (NESDIS) della NOAA dice che l'agenzia gestisce due tipi principali di satelliti che lavorano insieme. I satelliti geostazionari, parte del programma Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), orbitano a circa 22.236 miglia sopra l'equatore, corrispondendo alla rotazione terrestre in modo che rimangono fissi sulla stessa regione. NESDIS dice che i satelliti GOES aggiornano le loro immagini fino a ogni 30 secondi, rendendoli centrali per le previsioni a breve termine e il tracciamento dei temporali in tempo reale; GOES-16 copre il Nord America e l'Atlantico mentre GOES-17 copre il Pacifico.

Il secondo tipo, i satelliti polari appartenenti al Joint Polar Satellite System (JPSS), volano molto più vicini alla Terra – circa 512 miglia – orbitando da polo a polo circa 14 volte al giorno, secondo NESDIS. Ogni passaggio copre una striscia più stretta, ma poiché il satellite è più vicino, l'immagine ha una risoluzione più alta, e l'intera flotta fotografa l'intero pianeta almeno due volte al giorno. NESDIS afferma che questi dati globali alimentano i modelli meteorologici numerici utilizzati per generare previsioni diversi giorni in anticipo, mentre i satelliti geostazionari gestiscono l'immagine immediata, localizzata.

I satelliti di osservazione terrestre europei

L'Agenzia spaziale europea (ESA) gestisce i satelliti Sentinel del programma Copernicus, che l'ESA descrive come cinque famiglie di satelliti che trasportano diversi strumenti che insieme supportano il monitoraggio oltre il solo meteo. L'ESA afferma che Sentinel-1, ad esempio, traccia le fuoriuscite di petrolio oceanico, il ghiaccio marino, la copertura del suolo e la deformazione della superficie, e che i dati di Copernicus nel complesso supportano il monitoraggio dei disastri, la risposta umanitaria e la sicurezza marittima, come la guida delle navi in sicurezza attraverso il ghiaccio marino.

Perché due diverse orbite satellitari contano

Gli esempi GPS e meteorologici indicano una scelta di design comune nei sistemi satellitari: l'altitudine è un compromesso tra l'area di copertura e il dettaglio. I satelliti più lontani, come i satelliti GPS o i satelliti meteorologici geostazionari, possono osservare una grande area fissa continuamente. I satelliti più vicini alla Terra, come i satelliti meteorologici polari, sacrificano la copertura continua di un punto in cambio di immagini più nitide e dettagliate mentre passano in alto.

Cosa significa per gli utenti quotidiani

Nessuno di questi sistemi è visibile alle persone che si affidano a loro centinaia di volte al giorno. Un'app di navigazione utilizza silenziosamente i segnali di almeno quattro satelliti GPS per posizionare un punto blu su una mappa, secondo la spiegazione di NASA della trilaterizzazione. La previsione di un'app meteorologica attinge a immagini cucite insieme da satelliti 22.236 miglia in alto e altri a soli 512 miglia in alto, secondo la NOAA. Il risultato è che i compiti quotidiani – il pendolarismo, il controllo del meteo prima di partire da casa o il tracciamento di una tempesta – dipendono dall'hardware che orbita ben al di sopra dell'atmosfera che la maggior parte degli utenti non pensa mai.