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martes, enero 17, 2006

El sistema Galileo (III)

Hoy volvemos a retomar el tema del sistema Galileo, gracias a una noticia de El Mundo (y a Serlio, que me la ha comentado), donde aparecen varios errores. Uno de ellos es de sobra conocido por los habituales de este blog, y no insistiré más en ello (la falsa creencia de que los satélites localizan cosas).

Otro es algo más sutil. Se trata de los famosos 30 satélites. Se dice que habrá 30 satélites operativos. La realidad es que habrá 30 satélites, de los cuales 27 serán los realmente operativos y los 3 restantes estarán de reserva. Como digo, es una distinción muy sutil, y alguien puede argumentar (con lógica) que para estar en la reserva, el satélite debe estar en perfecto estado y listo para funcionar, y podría considerársele operativo (aunque no esté, digamos, "activado").

Pero lo más destacable de la noticia es el penúltimo párrafo, donde se afirma que dos años antes del despliegue definitivo, habrá 4 satélites en órbita, lo que permitirá comenzar a comercializar los servicios en Europa

Representación de la constelación de satélites Galileo¿Cuál es el problema? A ver, resulta que con Galileo, al igual que con GPS, es necesario que el receptor tenga a la vista al menos 4 satélites. Bueno, pues 4 satélites habrá entonces ¿no? Pero es que hay un detalle importante a tener en cuenta: Las órbitas no serán geoestacionarias, por lo que los satélites no parecerán fijos con respecto a nosotros. Concretamente, consultando la web de la ESA, descubrimos que las tres órbitas circulares tendrán una inclinación de 56º con respecto al ecuador, y que su altura será de 23.616 km. En la web de Hyperphysics podemos calcular el periodo orbital correspondiente a esa altura, que resulta ser de unas 14 horas (es decir, una vuelta completa alrededor de la Tierra cada 14 horas). Serlio me dice además que la posicion de cada uno de ellos con respecto a la Tierra se repetirá cada 13 días. ¿Qué quiere decir ésto? pues que inevitablemente, habrá momentos en los que un satélite esté a la vista, y otros en los que no, ya que estará en la otra cara de nuestro planeta.

Y aquí tenemos dos escenarios: o bien ponemos los satélites más o menos juntitos, para que se puedan ver a la vez, o bien los ponemos muy separados (por parejas diametralmente opuestas) para que siempre tengamos algún satélite a la vista. En el primer caso, el servicio se interrumpiría periódicamente, cuando los satélites quedaran ocultados por el horizonte, y habría que esperar hasta que vuelvan a salir por el otro lado. En el segundo caso, nunca tendríamos los 4 a la vista, y nunca habría servicio.

En estas condiciones, dificilmente se puede comercializar nada. ¿Quién quiere un servicio que sabes con certeza que sufrirá interrupciones?

En realidad, cuando se tengan los primeros 4 satélites en órbita, lo que se harán son determinadas pruebas, para comprobar que todo funciona perfectamente. Se trata de la fase IOV (In Orbit Validation). Una de las pruebas será precisamente la del cálculo de la posición, y por eso se hace con 4 satélites (que es el mínimo necesario). Obviamente, sólo se podrá realizar esta última prueba desde determinados lugares y a determinadas horas (cuando los 4 estén a la vista).

Hay otro detalle de la misma frase que merece la pena comentar. Tal como está redactada, podría pensarse que los servicios se empezarán a comercializar en Europa, porque sólo desde Europa serán visibles los satélites. Esto es imposible. Un satélite da vueltas alrededor de la Tierra, y el plano de la órbita atraviesa el centro de la Tierra. Es fácil ver entonces que un satélite cualquiera, necesariamente será visible desde muchas otras zonas, puesto que da vueltas alrededor de la Tierra. Podríamos pensar tal vez en un satélite geoestacionario, pero esas órbitas se encuentran sobre el ecuador terrestre, a 35.900 km de altura (el radio de la Tierra es de unos 6.400 km). Un satélite geoestacionario que se viera desde toda Europa, se vería también desde África y buena parte de Asia.

7 comentarios:

  1. Alf, tengo varias sugerencias (Babylon 5, Jurassic Park libro y Regreso al Futuro) que creo que pueden servirte para algún artículo. ¿las escribo como comentario o prefieres que te las mande por mail?

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  2. Tres satélites son necesarios para calcular la posición, y un cuarto para calculaar la elevación.
    No sé cuántos hacen falta para obtener la señal de reloj, aunque probablemente sea sólo uno.

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  3. ¿Cuántos satélites son necesarios para enroscar una bombilla?

    Nueve.
    Uno para mantener la patente, cuatro para que alguno vea la bombilla alguna vez, dos de reserva, y un par más que pone la prensa porque sí.

    :P Mu malo lo sé xD

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  4. Alf, tengo varias sugerencias (Babylon 5, Jurassic Park libro y Regreso al Futuro) que creo que pueden servirte para algún artículo. ¿las escribo como comentario o prefieres que te las mande por mail?

    Si es algo largo, mándamelas por mail. Si no, coméntalas aquí mismo.

    Y gracias, que siempre son bienvenidas ideas para los envíos.

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  5. El umbral de 4 satélites tiene aún un problema más porque no sólo es necesario que estén a la vista (por encima del horizonte local) sino que la elevación sobre éste debe ser relativamente alta (mínimo de unos 25 grados). Cuanto más bajo esté el satélite sobre el horizonte más distorsionada llegan la señales por atravesar tangencialmente la atmósfera. O sea que aún menos cobertura.

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  6. jc, hacen falta cuatro satélites para sacar tus coordenadas y el reloj de tu receptor. Por decirlo de manera simple, lo que hace el receptor es un sistema de ecuaciones con cuatro incógnitas (X, Y, Z, t), donde (X, Y, Z) es la posición y t es el desfase del reloj del receptor. Cada satélite en vista aporta una ecuación. Por lo que aprendimos en el colegio, para resolver un sistema de ecuaciones con solución única, hacen falta al menos tantas ecuaciones como incógnitas, así que al menos hacen falta 4 satélites. Lo de que hacen falta 3 para la posición y otro para el reloj es algo que he leído en varios sitios en plan (falsamente, en mi opinión) didáctico, pero un receptor de verdad no funciona así, resuelve las cuatro variables de manera conjunta.

    Luego hay truquitos que te permiten reducir el número de satélites, sobre todo el conocido como "map matching". Si el receptor tiene un mapa de altitudes de la zona donde te encuentras, dispone automáticamente de una ecuación más, del tipo X^2+Y^2+Z^2=K+altitud (donde K es una distancia al centro de la Tierra desde donde se miden las altitudes), y en ese caso si pasas de 4 a 3 satélites en vista el receptor sigue sabiendo dónde estás, no se pierde. Y si vas por una carretera que figura en el mapa del receptor, este puede llegar a funcionar con sólo dos satélites suponiendo que la carretera tiene anchura 0, y es que sólo tendría que resolver dos incógnitas (Km de la carretera en el que te encuentras y desfase de reloj). Pero bueno, si se quiere validar en una situación general hacen falta 4 satélites, como he contado antes.

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  7. Lo que más me gusta es lo de 'volver a retomar el tema', genial.

    Por lo demás tu página es excelente.

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