Galileo: Un Servizio di Navigazione Guidato da Satellite

Si pensi, ad esempio, a quando l’ora veniva calcolata mediante la posizione del Sole e il problema dell'orientamento attraverso la posizione delle stelle. Questo rendeva indispensabile una conoscenza perfetta dei cieli e soprattutto le misure erano possibili solo quando le stelle e il Sole si vedevano, cioè quando il cielo era libero da nubi. Solo con lo sviluppo della radionavigazione, negli ultimi cento anni, c'è stato un affrancamento totale dai capricci del tempo.

La navigazione guidata da satellite rappresenta, in quest'ottica, l’aspetto più moderno della radionavigazione. In pratica un certo numero di satelliti diffonde un segnale che viene poi usato da un ricevitore per determinare la sua posizione, la sua velocità e l’ora esatta. E non ci sono limiti al numero di utenti.

A questo proposito, l’Agenzia Spaziale Europea, in collaborazione con la Commissione Europea e Eurocontrol, l’ente europeo che regola il trasporto aereo civile, sta sviluppando il progetto Galileo, che affiancherà il GPS americano entro il 2007. Di che cosa si tratta?

Galileo darà all’Europa un proprio sistema di navigazione guidata da satellite, che già oggi inizia ad essere piuttosto diffuso soprattutto grazia al grande successo del suo analogo americano, il GPS appunto. Tuttavia, il GPS americano e il suo analogo russo GLONASS sono progetti nati per uso militare e per accedere alle loro migliori prestazioni occorre avere il consenso dei militari di quei paesi.

Galileo, il progetto europeo, sarà invece saldamente in mano ai civili. Sarà costituito da ben 24 satelliti in orbita media intorno alla Terra, a un'altezza di circa 22000 kilometri. Per confronto, ricordiamo che l'altezza media della Stazione Spaziale Internazionale è di circa 400 kilometri e che la Luna, il nostro satellite naturale, si trova in media a una distanza di 400 mila kilometri. Galileo sarà supportato anche da altri tre o quattro satelliti geostazionari. Il servizio di navigazione guidata sarà garantito 24 ore su 24 e sarà in grado di determinare la posizione di un veicolo con una precisione di qualche metro, contro i 20 del GPS concesso per uso civile.

Inoltre il servizio sarà garantito e non dipenderà dal volere militare di un singolo paese. Questo ne garantisce la continuità di servizio, anche in caso di crisi internazionali. Con i suoi orologi atomici Galileo fornirà anche uno standard per l’ora esatta, cioè un servizio per la sincronizzazione degli orologi. Anche dal punto di vista commerciale, Galileo offrirà grandi possibilità, aprendo un mercato immenso, che nel giro di 15 anni renderà dieci volte il costo iniziale del progetto, che è di circa 3 miliardi di euro.

In attesa di Galileo, entro il 2003, l'ESA attiverà EGNOS, un sistema di navigazione europeo che utilizza i dati del GPS e del GLONASS russo, che nelle fasi di test è arrivato a fornire una precisione media nella localizzazione di circa 5 metri.

Quali saranno le applicazioni più comuni di Galileo?

Nella sua applicazione più semplice si tratta proprio di usare i satellite come se fossero una bussola molto raffinata. Prendiamo il caso di un aereo, per esempio. Attraverso una rete di satelliti se ne determina l’esatta posizione. Sempre attraverso i satelliti è possibile determinare la condizioni dei venti ad alta quota lungo la rotta prevista. Mettendo insieme queste due informazioni, di posizione e di condizioni atmosferiche, è possibile prendere delle decisioni per apportare eventuali modifiche alla rotta. Evitando di andare controvento si risparmia tempo di volo, quindi carburante. E soprattutto la sicurezza stessa del volo è aumentata.

Inoltre, se si riesce a determinare la posizione di un aereo con grande precisione, il sistema può aiutare i piloti nelle fasi più delicate del volo, ovvero durante il decollo e durante l’atterraggio, di nuovo con un aumento delle condizioni di sicurezza del viaggio. Applicazioni simili sono previste anche per i trasporti su strada, su ferrovia e marittimi. Per esempio per seguire con grande precisione la rotta di navi che portano materiali inquinanti o a rischio.

Ma come funziona un sistema di navigazione globale come sarà Galileo?

La posizione di un aereo, per esempio, è determinata con un sistema detto “triangolazione”. In pratica, occorre misurare la sua distanza da tre satelliti. Cerchiamo di capire perché. Supponiamo che io sia in viaggio e che tu voglia conoscere la mia posizione esatta. Come prima informazioni posso dirti che mi trovo, per esempio, a 10 km da Saxa Rubra. Ma con questo non ti ho detto molto: posso trovarmi a sud come a nord di Roma. Potrei anche trovarmi su un aereo che sta sorvolando la capitale a 10 km di quota. In generale posso trovarmi su un punto qualsiasi di una sfera che ha per centro Saxa Rubra e un raggio di 10 km. Proviamo ad aggiungere un’altra informazione, dandoti una seconda distanza da un riferimento. Per esempio, oltre ad essere a 10 km da Saxa Rubra, mi trovo anche a 50 km da ESRIN, lo stabilimento ESA di Frascati.

Di nuovo questo non basta: se tracciamo una seconda sfera con centro ESRIN, questa interseca la prima sfera in molti punti. E io posso trovarmi in ciascuno di quei punti. Occorre che io ti dia una terza distanza da un terzo riferimento. Per esempio devo darti la distanza dal Colosseo. Tracciando questa terza sfera, essa interseca le prime due sfere in due punti. Dando una una quarta distanza la posizione è determinata in modo univoco, ma già tre informazioni di distanza spesso sono sufficienti a determinare la posizione senza ambiguità. Concettualmente il modo con il quale funziona la “triangolazione” di satelliti nel caso di un aereo è proprio quello che abbiamo descritto.