Galileo ancora nei guai

Pare non finiscano più i problemi per il sistema di navigazione Galileo, futuro concorrente europea del più famoso sistema di localizzazione GPS.Il 2014 era la data fissata per la sua attivazione, ma il Financial Times tedesco ha appena annunciato che, sempre a causa di problemi economici, vi sarà uno slittamento fino almeno al 2017.Come se non bastasse, ci vorranno circa altri 1.5 miliardi (sì, miliardi) di euro per poter veder nascere il progetto.
Dopo un rapido conteggio, a quanto pare la testata FT ci indica anche che il sistema Galileo probabilmente non riuscirà mai a generare profitti durante l'intero arco della sua vita.
Ma come mai è così difficile e costoso realizzare un sistema di localizzazione globale? La risposta dopo il break.

Il funzionamento di Galileo sarà pressochè analogo a quello del GPS, con in più alcune caratteristiche interessanti, come la possibilità di avere una comunicazione bi-direzionale e garantire maggior precisione.
I satelliti volano in orbita bassa, chiamata LEO (Low Earth Orbit) e, per caratteristica della meccanica celeste, appaiono da terra non come punti fermi (come i satelliti geostazionari) bensì come oggetti in rapido movimento che quindi non sono sempre visibili nella volta celeste.
Mantenere un'orbita bassa è essenziale per la qualità del segnale, ma questo porta a dover mettere in orbita un gran numero di satelliti per far sì che ogni punto terrestre sia coperto in ogni istante da almeno quattro satelliti diversi.

Come se non bastasse, occorrono delle stazioni a terra per coordinare la flotta, e anche queste costano parecchio, oltre al costo abbastanza alto per ogni singolo satellite lanciato.

Ma perchè occorrono almeno quattro satelliti per avere un "fix", ovvero conoscere la propria posizione?

La risposta è abbastanza semplice, e si chiama trilaterazione.
Il sistema ovviamente conosce la posizione di ogni satellite, lasciando come incognita la posizione dell'utilizzatore.
Quando l'utente "aggancia" un satellite, tramite semplici calcoli può stimare, nota la velocità alla quale si propaga il segnale, a che distanza si trova dal satellite.
E' esattamente come sapere che ci troviamo, nello spazio, in un raggio ad esempio di 100km da Milano. L'accezione "nello spazio", vuol dire che non sappiamo ancora se ci troviamo sopra o sotto la superficie terrestre o siamo in volo...

In breve potremmo trovarci su qualsiasi punto di una sfera che ha per centro il satellite trovato e per raggio la distanza a noi nota. A questo punto pensiamo bene di utilizzare un secondo satellite, trovando una seconda sfera.
Non ci sarà difficile intuire che se noi ci troviamo ad una certa distanza dal primo e ad un'altra dal secondo satellite, siamo in realtà all'intersezione di due sfere.

Per chi non avesse fantasia, l'intersezione (generica) di due sfere è una circonferenza, ma ciò non ci aiuta ancora a capire la nostra posizione.
Aggiungendo un terzo satellite, otteniamo l'intersezione tra la circonferenza di prima ed una sfera: riduciamo a due punti.
In teoria sarebbero già sufficienti a dirci dove siamo, dato che uno sarà verosimile, sulla terra, e l'altro sarà da qualche parte nello spazio o sotto la crosta terrestre... ma l'indecisione non ci piace!
Aggiungiamo il quarto satellite ed escludiamo un punto, ottenendo così una soluzione univoca che ci consente di trovare la nostra posizione: vittoria.

Aumentando il numero dei satelliti aumenterà ovviamente anche la precisione, ecco perchè il vostro TomTom si connetterà sempre a 8-10 satelliti per volta per non farvi perdere nella prima jungla urbana :)

Ecco un esempio di trilaterazione nello spazio bi-dimensionale, in questo caso basterebbero solamente tre satelliti:

Fonte: Financial Times