Descubra como surgiu e como funciona o GPS, que tanto facilita a nossas vidas

Não faz muito tempo, grande parte dos motoristas que se aventuravam pelas estradas brasileiras tinha no porta-luvas do carro o famoso Mapa Rodoviário do Brasil, que acompanhava as edições do Guia Quatro Rodas, cuja publicação foi encerrada em 2014. Da mesma forma, os mapas das cidades que acompanhavam as antigas listas telefônicas estavam presentes em quase todos os lares e empresas do país, facilitando bastante a vida de quem precisava localizar um endereço.

Hoje, tudo isso se tornou obsoleto. Com o avanço tecnológico, qualquer smartphone dá acesso a mapas detalhados de praticamente todas as cidades do mundo, o que é possível graças ao já corriqueiro GPS.

Mas, como surgiu e como funciona esse sistema? O Comunidade Ativa explica pra você.

Rastreando o Sputnik

Os primórdios do GPS nos levam a 1957, quando foi lançado o primeiro satélite russo da geração Sputnik. Naquela época, também começavam os experimentos em torno de formas de localização precisa de objetos no espaço e cientistas dos Estados Unidos já conseguiam rastrear a posição do satélite observando as mudanças em seu sinal de rádio — que ocorriam de acordo com um fenômeno físico conhecido como Efeito Doppler.

Em meados dos anos 1960, a Marinha norte-americana usou o mesmo princípio para rastrear submarinos a partir de sinais detectados por satélites, fazendo com que outros órgãos militares logo percebesse que ideia era promissora. Na década seguinte, o Departamento de Defesa do país abraçou a ideia e decidiu investir em um sistema de navegação que se apoiasse nas experiências da Marinha, evoluindo bastante em termos de conceitos e de tecnologias aplicadas.

Como resultado, em 1978, foi lançado o primeiro satélite do Navigation System Timing and Ranging, o NAVSTAR, que em português significa Sistema de Navegação com Tempo e Distância. Em 1993, o sistema se tornou totalmente operacional e passou a servir não só às Forças Armadas dos Estados Unidos, mas também a todos os usuários do mundo.

Como funciona?

O NAVSTAR atua com 24 satélites que estão distribuídos em seis níveis na órbita terrestre, provendo o sistema GPS em todo o planeta. O sistema foi estruturado de tal maneira que, a todo instante, pelos menos quatro satélites estejam ao alcance de qualquer receptor na superfície da Terra.

Continuamente, cada um dos satélites emite sinais de rádio, que viajam à velocidade da luz — ou seja, a 300 mil quilômetros por segundo — o que faz com que eles sejam recebidos por aparelhos receptores quase que instantaneamente. Porém, como “quase” não existe quando o assunto pede exatidão, cada sinal transporta consigo o horário que foi emitido, registrado por relógios altamente precisos que equipam os satélites.

O mesmo tipo de relógio existe nos receptores, que também cumprem a função de calcular o tempo — definido com margens de nano segundos — que o sinal recebido demorou para chagar até eles. Assim, sabendo a diferença de tempo entre a emissão e a recepção do sinal, os receptores conseguem calcular a posição do satélite.

O mesmo processo se repete com outros dois satélites. A partir daí, utilizando um princípio conhecido como triangulação, o receptor define a posição geográfica em que está. Então, esta posição é marcada em um mapa previamente carregado no sistema, permitindo que o GPS informe a localização do aparelho com uma margem de erro de no máximo 20 metros.

E tudo isso acontece em tempo mínimo, que não chega a ser percebido pela sensibilidade humana.

Muito além do Waze e do Google Maps

Atualmente as pessoas estão bastante habituadas a utilizar aplicativos de navegação, como o Waze e o Google Maps, e de transporte, como o Uber e o 99. Todas essas utilidades têm em comum a orientação dada pelo GPS na localização de pontos geográficos e nas rotas que podem ser seguidas entre eles.

Porém, o sistema oferece soluções para inúmeras outras aplicações, que tornam mais eficientes as atividades humanas. Além do uso militar, que, aliás, deu origem ao GPS, o sistema também serve a todos os demais segmentos que dependem de obter dados de localização com rapidez e precisão. Assim, ele pode estar presente no esporte, no lazer, em práticas profissionais e em inúmeras outras atividades humanas.

Portanto, há dispositivos integrados ao GPS que permitem medir o quanto um jogador de futebol profissional corre durante uma partida e quais são os espaços que ele mais ocupa em campo, enquanto outros podem dar suporte a um ciclista de final de semana, por exemplo. Na agricultura, associada a softwares específicos, a tecnologia permite monitorar um grande número de tarefas, definindo posição de equipamentos e de pessoal e ajudando a obter as informações relacionadas ao uso da terra, da água e de insumos, entre outras funções.

Auxiliando biólogos em trabalho de campo, bombeiros na definição de estratégias de combate a incêndios, policiais em investigações que pedem o rastreamento de pessoas e de veículos, além de uma gama imensa de outros profissionais, o GPS torna as atividades mais confiáveis e dinâmicas.

O GPS se tornou útil inclusive para a produção de mapas muito mais precisos do que aqueles que utilizávamos no passado. Combinados a fotografias aéreas e a imagens geradas a partir de satélites, entre outras informações, os dados fornecidos pelo sistema abastecem softwares sofisticados que são utilizados no geoprocessamento, permitindo que sejam criadas representações de áreas muito mais próximas da realidade do que aquelas que existiam anteriormente.

Assim, tanto em nossa vida diária quanto nas atividades científicas, acadêmicas e profissionais de todos os tipos, o GPS facilitou enormemente o conhecimento dos espaços em que estamos e entre os quais nos deslocamos. Essa utilidade, inclusive, conseguiu substituir de maneira muito prática grande parte dos velhos mapas de papel que utilizávamos antigamente.