Andare per mare: dalla navigazione a vista al GPS

Navigare per mare o viaggiare via terra è stata sempre un’esigenza dell’uomo legata alla necessità di esplorazione, commercio, ricerca di nuove terre e risorse, conquista e scambio culturale

In campo marittimo, la tecnologia si è sviluppata per garantire sistemi di navigazione sempre più sicuri e affidabili anche in mare aperto.
Il primo metodo per orientarsi in mare è stato quello di navigare “a vista”: le rotte venivano percorse principalmente di giorno e seguendo i contorni della terraferma, osservando quei punti di riferimento visibili, come la costa, le isole, le stelle, le montagne o altri segnali naturali. Con le rotte commerciali sempre più lunghe e lo sviluppo di un mercato di scambi più ampio, si sviluppò via via una tecnologia capace anche di far navigare di notte e in percorsi più sicuri, in mare aperto, lontano da possibili incursioni delle popolazioni costiere.
Nascono tra i primi strumenti, la bussola, conosciuta già a partire dal IV-III secolo a.C. ma utilizzata in Cina già dal XI secolo, l’astrolabio utilizzato durante il Medioevo e il Rinascimento, e il Sestante sviluppato nel XVIII secolo. Quest’ultimo ha determinato un grande avanzamento nella navigazione poiché ha consentito ai marinai di determinare la posizione in mare aperto in modo più accurato e affidabile.

Oggi con l’avvento delle moderne tecnologie, il GPS (Global Positioning System) è il più avanzato sistema di radionavigazione disponibile per le navi, le imbarcazioni ma anche aeromobili e veicoli in generale. Nel 1957, l’Unione Sovietica lanciò il primo satellite artificiale, chiamato Sputnik, che significa “compagno di viaggio, satellite”. Questo evento segnò l’inizio dell’era spaziale e ispirò ulteriori ricerche nello sviluppo di sistemi di posizionamento satellitare. Nel 1960, fu lanciato il sistema di navigazione satellitare TRANSIT, sviluppato per scopi militari statunitensi e basato su una prima rete di satelliti.
Nel 1973, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti avviò il progetto NAVSTAR (Navigation System with Timing and Ranging), che successivamente sarebbe diventato il sistema GPS. Il primo satellite GPS venne lanciato in orbita cinque anni dopo, poi furono posizionati ulteriori satelliti per completare la costellazione iniziale di 24 satelliti orbitanti intorno al pianeta. Nato quindi per scopi militari, oggi il GPS ha rivoluzionato numerosi settori come la navigazione ma anche il trasporto, l’agricoltura, le telecomunicazioni e la vita quotidiana di ognuno di noi con le applicazioni disponibili sugli smartphone, sui dispositivi di sicurezza personali, installati in auto, sui droni, sugli orologi, sui pc ma anche in campo biologico e ambientale con la realizzazione di trasmettitori GPS posizionati su balene, tartarughe marine, orsi ecc. per seguirne le rotte e i movimenti.

Ma come funziona il GPS? Attualmente sono 31 i satelliti distribuiti su sei piani orbitali a 20.200 km di altitudine nella così detta “orbita media della Terra” e si muovono a circa 14.000 chilometri all’ora: di questi satelliti, 24 sono operativi e 7 di scorta e completano un’orbita intorno alla terra in circa 12 ore. Ma cosa c’è all’interno del satellite? Dentro ad ogni satellite, ci sono tre orologi atomici di alta precisione collegati a un trasmettitore di segnale radio che poi viene captato a terra. La ricevente è in grado di acquisire il segnale e i dati provenienti da almeno quattro satelliti contemporaneamente per calcolare poi la posizione di un oggetto anche in movimento. La sincronizzazione dei satelliti permette di elaborare informazioni accurate, tradotte in coordinate, che permettono di determinare la velocità e la direzione di un oggetto, per renderle anche a disposizione di tutti con applicazioni come Google Maps, Waze o Apple Maps che mostrano istante per istante lo spostamento dell’autovettura, dell’aereo o della nave sulla quale viaggiamo. Certo non mancano le vulnerabilità come il così detto effetto del “canyon urbano” dovuto ad una perdita di segnale a terra ostacolato dalla presenza di edifici alti tipici delle grandi aree urbanizzate, oppure le interferenze con altri segnali elettromagnetici o le difficoltà di propagazione delle onde radio nell’acqua ma la tecnologia sta andando avanti per risolvere queste problematiche.
Per mare o per terra, il GPS rimane uno degli strumenti attualmente più affidabili e utili anche nelle applicazioni di tutti i giorni, però se dovete fare un’escursione portate sempre con voi anche una bussola e attenzione a non perderla!

Fabio Morelli

Photo credits:

AugusteBlanqui – Own work – Leica WM 101 at the National Science Museum at Maynooth