Como os Satélites Moldam a Vida Cotidiana: Da Navegação por GPS às Previsões do Tempo

A maioria das pessoas verifica um aplicativo de mapas ou uma previsão do tempo sem pensar no que torna cada um possível. Por trás de ambos está uma camada de satélites em órbitas diferentes, cada um construído para um trabalho específico, de acordo com o site oficial de informações GPS do governo dos EUA, GPS.gov, e a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos EUA (NOAA).

Como os satélites GPS localizam sua posição

GPS.gov descreve o Sistema de Posicionamento Global como um utilitário de propriedade americana construído em torno de três partes: um segmento espacial, um segmento de controle e um segmento de usuário. O segmento espacial é uma "constelação nominal de 24 satélites operacionais" que transmitem continuamente sua posição e a hora exata. As estações de controle terrestre monitoram e ajustam esses satélites, enquanto os receptores em telefones, carros e aeronaves captam os sinais para calcular a localização do usuário, segundo GPS.gov.

O NASA's Space Place, um site educacional administrado pelo Laboratório de Propulsão a Jato, explica a matemática subjacente em termos mais simples: a constelação atual inclui mais de 30 satélites ativos, e um receptor precisa de sinais de pelo menos quatro deles para calcular uma posição tridimensional precisa através de um método chamado trilateração. Os receptores GPS padrão geralmente são precisos dentro de alguns metros, diz a NASA, enquanto receptores especializados podem reduzir isso para alguns centímetros.

GPS.gov nota que a Força Espacial dos EUA desenvolve, mantém e opera os satélites GPS e a rede de controle terrestre, enquanto o sinal em si é fornecido gratuitamente aos usuários civis em todo o mundo para usos como direções de direção e navegação de caminhada.

Além da navegação cotidiana, o NASA's Space Place lista usos de resposta a desastres: sensores baseados em GPS contribuem para sistemas de alerta antecipado de tsunamis, ajudam a rastrear deformação do terreno vulcânico e aceleram a avaliação de danos após terremotos.

Dois tipos de órbita por trás de sua previsão do tempo

A previsão do tempo depende de um conjunto diferente de satélites, e o Serviço Nacional de Satélite Ambiental, Dados e Informações (NESDIS) da NOAA diz que a agência opera dois tipos principais de satélites que trabalham juntos. Os satélites geoestacionários, parte do programa de Satélite Ambiental Operacional Geoestacionário (GOES), orbitam cerca de 22.236 milhas acima do equador, acompanhando a rotação da Terra para que permaneçam fixos sobre a mesma região. O NESDIS diz que os satélites GOES atualizam suas imagens com frequência a cada 30 segundos, tornando-os centrais para previsão de curto prazo e rastreamento de tempestades em tempo real; GOES-16 cobre América do Norte e o Atlântico enquanto GOES-17 cobre o Pacífico.

O segundo tipo, satélites de órbita polar pertencentes ao Sistema Conjunto de Satélites Polares (JPSS), voam muito mais perto da Terra — cerca de 512 milhas de altura — circulando de pólo a pólo aproximadamente 14 vezes por dia, segundo o NESDIS. Cada passagem cobre uma faixa mais estreita, mas como o satélite está mais perto, a imagem tem resolução mais alta, e toda a frota captura imagens de todo o planeta pelo menos duas vezes ao dia. O NESDIS afirma que esses dados globais alimentam modelos numéricos de tempo usados para gerar previsões vários dias à frente, enquanto os satélites geoestacionários lidam com a imagem imediata e localizada.

Satélites de observação terrestre da Europa

A Agência Espacial Europeia (ESA) administra os satélites Sentinel do programa Copernicus, que a ESA descreve como cinco famílias de satélites que carregam instrumentos diferentes que juntos apoiam o monitoramento além do tempo apenas. A ESA afirma que o Sentinel-1, por exemplo, rastreia vazamentos de óleo oceânico, gelo marinho, cobertura terrestre e deformação superficial, e que os dados do Copernicus como um todo apoiam monitoramento de desastres, resposta humanitária e segurança marítima, como guiar navios com segurança através do gelo marinho.

Por que duas órbitas de satélite diferentes importam

Os exemplos de GPS e tempo apontam para uma escolha de design comum em sistemas de satélites: a altitude é um equilíbrio entre área de cobertura e detalhe. Satélites mais distantes, como satélites GPS ou satélites meteorológicos geoestacionários, podem observar uma grande área fixa continuamente. Satélites mais próximos da Terra, como satélites meteorológicos de órbita polar, sacrificam cobertura constante de um ponto em troca de imagens mais nítidas e detalhadas conforme passam sobre a cabeça.

O que isso significa para usuários cotidianos

Nenhum desses sistemas é visível para as pessoas que dependem deles centenas de vezes ao dia. Um aplicativo de navegação usa silenciosamente sinais de pelo menos quatro satélites GPS para colocar um ponto azul em um mapa, de acordo com a explicação de trilateração da NASA. A previsão de um aplicativo meteorológico desenha-se em imagens costuradas juntas de satélites 22.236 milhas acima e outros apenas 512 milhas acima, segundo a NOAA. O resultado é que as tarefas rotineiras diárias — deslocar-se, verificar o tempo antes de sair de casa ou rastrear uma tempestade — dependem de hardware orbitando bem acima da atmosfera que a maioria dos usuários nunca pensa.