rete satellitare europea GPS G. A. L. I. L. E. O Rodolfo Parisio Voluto dai paesi dell UE, dell'ue, ci rivelerà dove siamo e scopriremo che per realizzarla si sta sfidando la tecnologia americana, il GPS! Selle nostre teste stà per sorgere una nuova costellazione satellitare. Esattamente tra il 2005 e il 2008 spunteranno infatti i 30 satelliti della rete satellitare europea GALI- LEO. Serviranno per la navigazione, atterraggi aerei alla cieca e per la localizzazione. Con questo progetto l'europa ha deciso di sfidare il monopolio del Gps (vedi articolo "La rete satellitare GPS", E.F. n???) il Global Positioning System e rendersi indipendente e competitiva in un settore di servizi tra i più importanti e redditizi del prossimo futuro. 10
Tra qualche anno infatti quasi tutte le autovetture monteranno di serie lettori satellitari. Tecnologicamente ovviamente più nuova e avanzata del concorrente americano e russo (la rete militare GLONASS) che tra l altro non possono considerasi sufficientemente sicure visto che in caso di conflitti o decisioni arbitrarie di difesa nazionale interna possono variare dei parametri e rendere la precisione degli apparati di terra da pochi metri a centinaia di metri di precisione! Invece Galileo sarà la rete di satelliti di navigazione più precisa e sofisticata del mondo e anche la prima a essere stata creata a scopi civili e commerciali, a differenza appunto dei due sistemi militari russo e americano. Nati per individuare e indirizzare i propri missili i due sistemi a cui Galileo farà concorrenza sono sotto il controllo delle due singole nazioni proprietarie, mentre Galileo nasce da un progetto dei 15 ministri dei trasporti dei paesi dell unione europea. Nasce quindi come un progetto federativo, realizzato in collaborazione con ESA, agenzia spaziale europea e dall Unione Europea. Anzi, è la prima vera infrastruttura comune costruita dall Europa. Fortemente ostacolata dall amministrazione Bush come è ovvio, temeva di perdere il monopolio ora si pensa che tra qualche anno potremo scegliere a quale rete satellitare rivolgerci, così come ora facciamo comunemente con i gestori di telefonia mobile. Ricordiamo poi che la precisione del sistema Galileo sarà di circa 1 metro mentre il sistema Gps, per ammissione degli stessi americani, non è completamente affidabile perché i suoi dati non sono costantemente aggiornati e possono avere margini di errore addirittura di ben 2 ore! Tutto ciò fa si che gli aerei, per esigenze di sicurezza (vedi anche la FAA americana), utilizzino il sistema Gps statunitense soltanto in fase di navigazione e NON nelle manovre di atterraggio vicino agli aeroporti, circostanze nelle quali è meglio fare uso dei classici sistemi in uso in precedenza. Galileo superà finalmente questa grave difficoltà e può essere utilizzato in ogni fase, un vero salto di qualità, favorito anche dal fatto che approssimazione del progetto europeo, rispetto all ormai obsoleto sistema americano, scende da 15-20 metri a 1 solo metro. Il progetto, come riferiscono alla Alenia Spazio, è praticamente finito anche se resta sempre migliorabile. FUNZIONAMENTO Sono passati ormai ben trent anni dai primi sistemi di localizzazione satellitare per assistere gli spostamenti delle navi e aerei militari americani. Con il passare del tempo hanno trovato sempre più applicazioni civili. Il sistema GALILEO si basa su tre componenti principali: I 30 satelliti spaziali; Il controllo terrestre; I ricevitori Ma analizziamo in dettaglio questi tre elementi. I SATELLITI La rete Gps, come ricorderete, ne utilizza solo 24 in orbita geostazionaria, mentre la nuova rete Galileo appunto ben 30. Ogni satellite è equipaggiato a bordo con un orologio atomico, invia sulla Terra segnali radio alla velocità della luce (i canonici 300.000 Km/s). Il segnale trasmesso contiene anche l orario in cui è stato trasmesso. Molto ma molto semplicisticamente (me ne scuseranno i più esperti) il tutto si basa sul concetto della triangolazione cioè con un solo satellite la posizione non sarebbe localizzabile, con due satelliti avremmo 2 punti dove probabilmente ci troveremmo, mentre con tre satelliti, ricevibili dal nostro RX, avremmo finalmente il punto esatto della nostra posizione con una approssimazione stimata di circa 1 metro come già detto. IL CONTROLLO Sono 14 le stazioni radio disseminate in diversi punti del nostro pianeta. Esse seguono i satelliti e ne La Federal Aviation Administration fornisce un sistema aerospaziale globale che contribuisce alla sicurezza nazionale e dello spazio aereo degli Stati Uniti. La FAA è l autorità principale nella Comunità aerospaziale internazionale. Il logo della Glonass, la rete militare americana che per prima sfruttò il satellite e la tecnologia GPS La missione dell European Space Agency consiste nello sviluppo delle capacità spaziali europee. Gli stati membri dell'esa sono 15. La loro unione permette di intraprendere progetti e attività superiori a quelli possibili alle singole nazioni europee, e di porre allo stesso tempo un polo scientifico forte in contrapposizione a quello americano. 11
modificano le orbite (correzione di rotta, apogeo, perigeo) e se necessario li disattivano. IL RICEVITORE Confronta l ora di emissione del segnale lanciato dal satellite in orbita con quella di ricezione (ricordate che a bordo hanno orologi atomici precisi al miliardesimo di secondo!) è appunto lo scarto infrazioni di secondo tra i due orologi che calcola la distanza dai satelliti (ne occorrono almeno 4). E, con la triangolazione sopra esposta, ne determina la sua posizione. NOTE TECNICHE Il sistema sarà basato su una costellazione di 30 satelliti che si muoveranno in sincronia fra loro, distribuiti equamente in 3 orbite a ben 22.000 Km dalla Terra (quindi un po meno dei classici 36.000 Km dei geostazionari). I loro segnali radio, insieme alla rielaborazione che ne faranno le 14 stazione terrestri, che forniranno la lettura precisa della posizione di qualunque oggetto, anche in movimento, a condizione che sia dotato di un particolare ricevitore. Entro il 2008 ne saranno dotati anche i telefonini GSM e UMTS. ARTEMIS È uno dei satelliti che farà parte della squadra ed è già in orbita dal luglio 2001, anche se non è sistemato proprio dove si vorrebbe. Artemis è una stazione radio destinata ad affiancare il sistema Galileo rendendone ancora più precise le informazioni. Ed è incappato in un imbarazzante infortunio: progettato sempre dalla Alenia Spazio italiana, è stato spedito in orbita il 18 luglio dell anno scorso da un équipe francese che ha sbagliato orbita, collocandolo in una troppo bas sa per fargli svolgere appieno le funzioni a cui è dedicato. Ora in questi mesi si sta tentando di correggerne l orbita ma ci vorrano 12 Sopra: il satellite Artemis durante le fasi di prova che hanno preceduto il lancio nel Luglio 2001 mesi di lavoro. Ciò comunque non compromette i tempi previsti per il programma Galileo. UTILIZZI Una sfida dai costi rilevanti circa 3,3 miliardi di Euro solo per progettare, costruire e lanciare i 30 satelliti e per gestirne funzionamento e applicazioni. I vantaggi economici promessi dal nuovo sistema sono però altrettanto cospicui nell arco di dieci anni il tempo di vita medio delle apparecchiature nello spazio (vedi articolo "La sonda spaziale Rosetta", E.F. n????). Si parla di ritorni finanziari pari a cinque volte l'investimento iniziale! Inoltre è prevista la creazione di oltre 100mila nuovi posti di lavoro, quasi tutti nel settore ad alta qualificazione tecnologica. In una società complessa come la nostra, dove ormai il movimento è continuo e globale, seguire e gestire spostamentidi uomini e cose in realtà è diventato essenziale, trovare (e farsi trovare vedi i recenti telefonini Gsm con ricevitore Gps integrato) è un esigenza sempre più diffusa e in molti casi anche di sicurezza. Già ora il traffico aereo mondiale andrebbe in crisi senza un sistema di localizzazione sicuro, che permetta di conoscere con precisione gli spostamenti e le Sopra: il ponte Tsing Ma a Hong Kong, è monitorato giorno e notte da un sistema GPS che ne controlla le oscillazioni. È il più grande ponte del mondo rotte relativi dei veicoli in volo. Ma la localizzazione satellitare è un prezioso strumento di lavoro anche per i tecnici e scienziati che devono tenere sotto controllo il territorio. A Hong Kong per esempio il ponte Tsing Ma, il più lungo ponte sospeso del mondo, è monitorato 24 ore su 24 grazie a una rete di sensori Gps che segnalano eventuali oscillazioni pericolose. Negli Stati Uniti invece un team di geologi ha utilizzato il Gps per studiare le eruzioni del vulcano Carrizozo, in Nuovo Messico. I satelliti hanno permesso di ricostruire una mappa fedelissima di una colata lavica lunga più di 40 chilometri! Da questi dati i scienzati sono riusciti a risalire alla viscosità della lava e quindi alla composizione e tutto questo con dei semplici dati ricavati dal Gps. E per finire gli oceani, anch essi osservati dal cielo: con il Gps è possibile misurare eventuali cambiamenti nei loro livelli, dovuti ad esempio allo
scioglimento dei ghiacciai da riscaldamento globale. Mentre su scala ridotta i sistemi di localizzazione via satellite sono all opera nella gestione del traffico urbano ormai in molte nostre città italiane. Il sistema di semafori intelligenti di Sotto: le varie fasi di costruzione del satellite Galileo Il progetto Galileo prevede che entro il 2008 saranno 30 i satelliti che guideranno e coordineranno gli spostamenti dei mezzi di aria, terra e mare Bologna, per esempio, si basa sul controllo della posizione degli autobus sul territorio, grazie alla quale è possibile dare la precedenza ai mezzi pubblici nell attraversamento degli incroci. La navigazione satellitare sta invadendo anche il trasporto privato (molte flotte di TIR usano antifurti abbinati a trasmettitori Gps). Entro il 2005 un automobile su tre avrà a bordo un ricevitore satellitare collegato a un computer ma a fine decennio la percentuale di vetture in grado di conoscere ogni istante la propria posizione all interno di mappe interattive su cd-rom o dvd potrebbe essere si stima fino al 100 per cento. Alcuni reparti dell Arma dei Carabinieri sono dotati di computer palmari che, oltre all accesso alle banche dati della centrale operativa della Benemerita permettono, grazie al Gps, di sapere dove sono le singole pattuglie. Stesso discorso è implementato nelle speciali visiere implementate sui caschi dei marines americani, con visualizzazione sugli stessi della posizione loro oppure quella relativa ai vari compagni in azione con loro. Proprio la gestione dei trasporti intelligenti sarà uno dei servizi di punta di Galileo che come abbiamo già visto porterà rientri di cinque volte superiori agli investimenti iniziali, e a noi utenti finali ci permetterà di individuare percosi più rapidi e meno trafficati. Ma la rete di satelliti europei ci informerà anche dove sono i ristoranti e le attrazioni turistiche più vicine a noi e un domani sarà la base dei veicoli a guida automatica. In realtà l elenco delle sue possibili applicazioni è infinito. Dalle telecomunicazioni all energia, dalla finanza alla sanità all agicoltura,non c è settore che non finirà per esserne influenzato. Il controllo della posizione permetterà di monitorare qualsiasi cosa si muova, e magari non dovrebbe: l argine di un fiume minacciato dalla piena, un terreno in smottamento, ma anche un carico di rifiuti diretto a una discarica abusiva. I mezzi di soccorso useranno le informazioni dei satelliti Galileo per localizzare le persone 13
in pericolo, le forze dell ordine per scovare i criminali e recuperarne i beni rubati, mentre i non vedenti potranno usarle come strumento di guida. Per non citare delle centinaia di possibili interazioni con i computer e telefonino che le renderanno strumento di uso quotidiano. Diventerà come la consultazione dell orologio, sapremo in ogni istante e luogo dove ci troviamo come sapere l ora e non bisognerà aspettare un lontano futuro (lontano infatti secondo gli esperti). Entro il 2010 gli utenti dei servizi di navigazione satellitare globale saranno un miliardo e ottocentomilioni. È di questi giorni (marzo 2004) la notizia di una grande vittoria per Italia e Galileo; infatti l Unione Europea e gli USA hanno trovato finalmente un accordo sulla convivenza fra le due Reti satellitari! rodolfo.parisio@elflash.it Bibliografia: ESA ente spaziale europeo Alenia Spazio The Galileo Space Project - UE Risorse on-line EC Galileo http://europa.eu.int/comm/dgs/ene rgy_transport/galileo/ ESA Navigation www.esa.int/esana/index.html" ESA EGNOS www.esa.int/esana ESA EGNOS for Professionals http://esamultimedia.esa.int/docs/ egnos/estb/egnos_pro.htm 6FP www.cordis.lu/fp6/activities.htm Galileo Joint Undertaking http://www.galileoju.com" Alcuni dei prossimi utilizzi del GPS: via terra, mare e cielo avremo sempre la possibilità di essere localizzati con una precisione nell ordine dei centimetri! UN PO DI STORIA Galileo Galilei (Pisa, 15 febbraio 1564) Spinto a studiare medicina proprio come un loro avo, quel Galileo Bonaiuti che nel XV secolo si era distinto nell arte medica ed in onore del quale un ramo della famiglia aveva preso il nome di Galilei, il giovane Galileo era sempre più attratto dalla matematica e dalla filosofia e sempre meno dalla medicina. Tra l 83 e l 86 determinò il peso specifico dei corpi tramite un congegno chiamato bilancetta. Nel 1589, nonostante non fosse laureato, ottenne la cattedra di Matematica all Università di Pisa, dove rimase 3 anni, durante i quali scoprì la legge di caduta dei gravi. Dal 1609 cominciò a perfezionare ed usare il cannocchiale come strumento per le osservazioni astronomiche; i miglioramenti che lo scienziato vi apportò inaugurarono l epoca delle grandi scoperte astronomiche. I 4 maggiori satelliti di Giove, le montagne ed i crateri della Luna, le macchie solari, fenomeni fino ad allora sconosciuti che destarono meraviglia ed ammirazione nel mondo (Keplero riconobbe e confermò l importanza delle scoperte di Galilei), ma anche ostruzionismo ed astio da parte della Chiesa e degli aristotelici. Nel 1616 il Sant Uffizio giudicò le sue opinioni offensive nei confronti della Bibbia e gli fu intimato di non professarle più. Galileo continuò tuttavia ad approfondire ed ampliare i suoi studi. Nel 1632 pubblicò il Dialogo sopra i 2 massimi sistemi del mondo, testo fondamentale per la scienza moderna in cui Galileo esaltava l astronomia copernicana a discapito di quella tolemaica. Nel 1633, Galileo venne processato e condannato al carcere a vita dal Sant Uffizio, una pena da cui poté salvarsi solo abiurando le sue teorie. Morì a Firenze l 8 gennaio 1642, circondato da pochi allievi e nella quasi totale cecità. La Chiesa Cattolica ha formalmente assolto dalla accusa di eresia Galileo Galilei solo nel 1992, trecentocinquanta anni dopo la sua morte. 14