STEP﹟26 - La chimica e gli strumenti scientifici

 

STEP﹟25 - Cose personali

Memento

STEP﹟24 - Le parole nella storia

In questo post vedremo e commenteremo la frequenza della presenza di parole relazionate con il nostro strumento, oggetto di questa ricerca.

Inizialmente, cercando solamente "global positioning system", notiamo una prima leggerissima presenza in concomitanza con l'anno di lancio del primo satellite Transit, predecessore del NAVSTAR GPS; dopodiché si ha una ascesa sempre maggiore con un picco nel 1997 e uno nel 2005, intervallo nel quale furono mandati orbita i satelliti del Block IIR della Lockheed Martin. 

STEP﹟23 - La normativa

NMEA 0183 è uno standard comunemente utilizzato nella comunicazione dei dati GPS, controllato dalla National Marine Electronics Association (NMEA).

Il GPX (GPS eXchange Format) è un formato standard per il trasferimento dei dati GPS tra le applicazioni software i cui tag contengono dati come luogo, elevazione e tempo che possono essere scambiati tra ricevitori GPS.

STEP﹟22 - Un manuale d'uso

Manuale Magellan GPS NAV 1000

Il dispositivo ha due aree in cui sono presenti diversi pulsanti utili al funzionamento, da una parte dei tasti per il settaggio delle operazioni possibili e dall'altra un tastierino alfanumerico.

Per utilizzare il ricevitore GPS premere il pulsante SETUP sulla tastiera per inserire le proprie coordinate, dopodichè basterà dirigere l'antenna verso il cielo, premere ON e il dispositivo sarà pronto per la rilevazione.

Magellan NAV 1000, 1993

STEP﹟21 - I fumetti

Nonostante i satelliti per il sistema GPS siano stati sviluppati nel 1973, nel 1952 è uscito un numero di Topolino intitolato "Topolino e il satellite artificiale".

Di seguito, è presente il n°130 del 1957 e a pagina 415 è troviamo un satellite artificiale, come quelli GPS, che viene mandato nello spazio ma invece di essere vuoto, Topolino e Pippo vi si ritrovano all'interno e vengono spediti a 97.000 km dalla Terra!

Topolino e il satellite artificiale, parte 1, pag. 415, 1957

STEP﹟20 - Il marchio

Come già riportato nello step #11, le compagnie produttrici degli strumenti necessari per il funzionamento del sistema GPS, siano essi satelliti e ricevitori, sono diverse.

Di seguito alcuni marchi protagonisti:

Garmin GPS 155

Magellan NAV 1000 GPS

STEP﹟19 - ABC of GPS

Antenne, sono quattro quelle terrestri che compongono il segmento di controllo e hanno il compito di trasmettere le onde elettromagnetiche ai ricevitori GPS

Bill Clinton, nel 2000, disabilitò la degradazione del segnale civile che, introdotta nel 1991, inseriva errori intenzionali per ridurre l'accuratezza nella rilevazione

Coordinate geografiche, sono alcune delle informazioni trasmesse con il segnale satellitare ad un ricevitore GPS

Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (USDoD), nel 1973 inventò il Global Positioning System

Errore, quello dovuto alla rifrazione atmosferica, viene eliminato grazie alla doppia frequenza in uso

Frequenze, vengono emesse su due canali, L1 a 1575,42 MHz per uso civile e L2 a 1227,60 MHz per uso militare

Geolocalizzazione, l'identificazione della posizione geografica tramite le coordinate geografiche trasmesse dai satelliti

Hawaii, qui è presente una delle stazioni terrestri che rilevano le traiettorie dei satelliti

Ionosfera, è la fascia atmosferica che causa un ritardo del segnale trasmesso (ionospheric delay effect)

Lockheed Martin, una delle tre aziende costruttrici dei satelliti, nello specifico Block IIR e Block III, mandati in orbita tra il 1997 e oggi

Militare, ambito per il quale fu inizialmente introdotto il sistema GPS, successivamente venne attivato anche per un uso civile

NAVSTAR GPS, acronimo di NAVigation System Timing And Ranging Global Positioning System, chiamato successivamente GPS

Orologio atomico, presente su ogni satellite, determina la differenza dei tempi tra il segnale inviato e quello ricevuto

Pseudolite, contrazione di pseudosatellite, è un trasmettitore GPS a terra che simula il segnale emesso dal satellite

Quattro, il numero minimo di satelliti disposti su ogni piano orbitale

Rockwell International, l'azienda che ha realizzato i primi satelliti del sistema, Block I, Block II e Block IIA, mandati in orbita tra il 1978 e il 1985

Satellite artificiale, apparecchio lanciato in orbita per la trasmissione dei segnali radio ad un ricevitore

Trilaterazione, il principio di funzionamento su cui si basa il sistema, permette il calcolo delle distanze tra i punti mediante i triangoli

Undici ore cinquantotto minuti due secondi, il tempo di percorrenza dell'orbita da parte dei satelliti 

Ventiquattro, i satelliti inizialmente mandati in orbita

Z

STEP﹟18 - Francobolli spaziali

In ambito filatelico, il GPS prende parte a diverse raffigurazioni commemorative da ogni paese del mondo.

Un esempio lo troviamo nella foto che segue in cui sono presenti quattro francobolli emessi dalla Repubblica del Ciskei, in Sudafrica, nel 1992.

STEP﹟17 - I brevetti

BREVETTO US4445118A - Navigation system and method

The United States of America, n°4,445,118, 24 aprile 1984

STEP﹟16 - Anatomie

Nell’immagine seguente viene mostrato l’interno di un satellite e ogni componente è suddiviso secondo la funzione per cui è stato realizzato, nello specifico: 

• controllo della temperatura

• controllo del puntamento

• alimentazione energetica

• comunicazione

• memorizzazione dei dati

• carico utile di una missione. 

Riproduzione di un satellite artificiale

STEP﹟15 - I numeri

1973 è l'anno in cui venne sviluppato il progetto GPS

42 sono gli anni passati dal primo lancio dei satelliti

72 sono i lanci totali avvenuti

24 sono i satelliti inizialmente mandati in orbita

1994 è l'anno in cui divenne operativo il sistema

31 sono i satelliti attualmente in orbita

2 sono i canali su cui emettono i satelliti, civile e militare

1575,42 MHz è la frequenza su cui il segnale viene trasmesso per uso civile

1227,60 MHz è la frequenza su cui il segnale viene trasmesso per uso militare

26560 km è la dimensione del raggio dell'orbita percorsa dai satelliti

11 h 58 min 2 s è il tempo di percorrenza dell'orbita da parte dei satelliti

5 è il numero di stazioni che permettono il tracciamento dei satelliti

STEP﹟14 - La tassonomia

STEP﹟13 - La pubblicità

Pubblicità in cui un geometra mostra il Magellan NAV 1000 GPS del 1988 ca.

STEP﹟12 - Il GPS nel cinema

Il nostro oggetto compare in una scena della nota serie TV americana The Big Bang Theory - episodio 13, stagione 6.

Sheldon hackera il navigatore GPS di Leonard inserendo la propria voce per indicare la strada verso il Comi-Con di Bakersfield, nonchè deliziare i propri compagni di viaggio con interessanti fatti riguardo il sistema autostradale.

STEP﹟11 - I costruttori

La vera e propria costruzione delle costellazioni di satelliti utilizzate dal sistema è da attribuire a tre diverse compagnie statunitensi che hanno dato il loro contributo negli anni e queste si susseguono a seconda della generazione di satelliti mandati in orbita.

STEP﹟10 - I libri

Navstar Global Positioning System Joint Office: User's Overview,

ARINC Research Corporation, 1991

STEP﹟9 - Gli inventori

Nel 1973, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (USDoD - United States Department of Defense) sviluppò, creò e realizzò l’attuale sistema di navigazione GPS, gestito dalle Forze Spaziali degli Stati Uniti (United States Space Force) al fine di ovviare ai limiti del precedente sistema, il Transit.

Nato nel 1947, il DoD è un dipartimento del ramo esecutivo del governo federale con sede a Il Pentagono incaricato della coordinazione e della supervisione delle agenzie governative correlate alla sicurezza nazionale e alle Forze Armate degli Stati Uniti (USAF - United States Armed Forces).

Inizialmente ad uso esclusivamente militare, venne in seguito rilasciato ad uso civile ma con la volontaria introduzione, negli anni '90, di errori di precisione in modo da ridurre l'accuratezza della rilevazione, venne poi disabilitata con un decreto di Bill Clinton.

STEP﹟8 - I materiali

Gli elementi essenziali del sistema GPS sono i satelliti che orbitano nello spazio e fanno parte del segmento spaziale.

Al 13

Costantemente messi alla prova da variazioni di temperatura, assenza di gravità e radiazioni, i satelliti necessitano della capacità di mantenere la loro integrità e struttura per cui la parte esterna viene solitamente realizzata in alluminio o in materiali compositi, come fibra di carbonio e cianuro, così come lo strato sottostante costituito da una struttura a nido d'ape, sempre in alluminio.

STEP﹟7 - Il mito

STEP﹟6 - Il simbolo

Opera personale

In quanto creato negli anni '70, non troviamo simboli a rappresentazione di questo sistema nell'iconografia antica, viene invece associato all'immagine moderna del sistema di navigazione satellitare, riconosciuto da tutti in quanto icona universale.

Per rendere questo blog più personale ho realizzato l'immagine qui a fianco riprendendo le caratteristiche del simbolo in analisi e per mostrarne la sua modernità anche grazie ai suoi colori vivaci.

STEP﹟5 - Il principio fisico

Il principio su cui si basa questo sistema, permettendo quindi la determinazione della posizione di qualunque punto sulla Terra, è descritto dalla seguente formula:

   velocità = distanza : tempo

da cui:

   distanza = velocità x tempo

nella quale:

   distanza è la distanza percorsa dal segnale emesso dal satellite
   velocità è la velocità della luce (3 x 108m/secondo)
   tempo è il tempo misurato

Distanza percorsa dal segnale radio

STEP﹟4 - La scienza

Il GPS per il rilievo topografico.

Table of Survey

La topografia (dal greco "τοπογ" luogo e "ραφία" scrittura) è la scienza che studia i metodi e gli strumenti utili ad ottenere una rappresentazione grafica della superficie terrestre, essa viene affiancata alla geodesia, in quanto interessata alla misura e alle rappresentazioni della Terra.

Storicamente, questa si basava prevalentemente sulla misurazione degli angoli, con l'avvento di strumenti ottico-elettronici si è passato alla misurazione delle distanze, fino ad arrivare ai giorni odierni con la diretta determinazione della posizione grazie ai sistemi satellitari basati sul metodo della triangolazione.

STEP﹟3 - Il glossario del GPS

Segmento spaziale (space segment): costellazione di satelliti che inviano i segnali al ricevitore

• Coordinate geografiche: valori numerici (latitudine, longitudine e altitudine) utili all'individuazione della posizione di un dato punto sulla Terra, vengono trasmessi attraverso segnali radio dai satelliti GPS

• Orologio atomico: orologio presente sul satellite la cui base del tempo è determinata dalla frequenza di risonanza di un atomo

• Satellite artificiale: veicolo spaziale realizzato dall'uomo che, una volta lanciato nello spazio, descrive un'orbita intorno alla Terra

• Segnale radio: tipo di radiazione elettromagnetica avente lunghezza d'onda più lunga della luce infrarossi

Segmento di controllo (control segment): rete di strutture a terra che tracciano i segnali dei satelliti 

• Antenne terrestri: dispositivo elettrico che trasmette le onde elettromagnetiche al ricevitore GPS

• Stazione di controllo principale (master control station): punto di principale per ricevere le informazioni di tracciamento

Segmento utente (user segment): insieme dei ricevitori GPS, militari e civili

• Ricevitore GPS: dispositivo adibito alla ricezione dei segnali radio provenienti dai satelliti GPS in orbita nello spazio al fine di calcolarne l'esatta posizione geografica

Sistema dei tre segmenti

STEP﹟2 - L'immagine della cosa

Navstar 1

Nell'immagine è raffigurato Navstar 1 (conosciuto anche come OPS 5111 e GPS-1), il primo di 11 satelliti della serie Block I lanciati in orbita nel 1978 per un programma di sviluppo con il fine di validare il sistema e il design dei satelliti stessi in modo da poter apportare migliorie alle costruzioni successive.

STEP﹟1 ­‐ Il nome della cosa

Moderno navigatore

Il GPS, acronimo di Global Positioning System, a sua volta di NAVSTAR (NAVigation System Timing And Ranging) è un sistema di posizionamento e navigazione militare statunitense che, tramite la trasmissione di segnali radio da parte di satelliti in orbita (ben 30), fornisce ad un ricevitore le coordinate geografiche di ogni punto presente sulla superficie terrestre o al di sopra di essa.