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Photo: U.S. Air Force, Wikimedia Commons, Public domain.Acha que sabe como o seu telemóvel mapeia o mundo? Faça uma viagem até à órbita e teste os seus conhecimentos sobre os satélites, a história e a ciência por trás do Global Positioning System.
Curioso de órbita 0–4 · Buscador de sinais 5–8 · Navegador mestre 9–10
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Um mito comum é que os receptores GPS conversam com os satélites. Na realidade, o GPS é um sistema totalmente passivo: os satélites transmitem constantemente dados de hora e órbita, e seu telefone apenas escuta. Seu telefone calcula sua posição localmente sem enviar nenhum dado de volta ao espaço. É por isso que o GPS funciona mesmo quando você não tem absolutamente nenhum sinal de celular.
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O Galileo é o sistema global de navegação por satélite de última geração da Europa, que entrou em funcionamento em 2016. Ao contrário do GPS, que é operado pelos militares dos EUA, o Galileo foi concebido principalmente para uso civil e comercial, oferecendo precisão extrema ao nível do centímetro para utilizadores avançados.
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Os satélites GPS operam em órbita terrestre média a uma altitude de aproximadamente 20.200 quilômetros. Essa órbita é ideal porque mantém os satélites altos o suficiente para cobrir grandes áreas do planeta, ao mesmo tempo em que permite que eles completem uma órbita inteira a cada 12 horas. Os satélites geoestacionários, por outro lado, ficam muito mais altos e permanecem fixos sobre um único ponto na linha do equador.
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A gravidade é mais fraca bem acima da Terra, o que faz com que os relógios dos satélites avancem cerca de 45 microssegundos por dia. Embora sua alta velocidade os deixe 7 microssegundos mais lentos devido à relatividade restrita, o efeito líquido é que eles adiantam 38 microssegundos por dia. Os engenheiros devem programar uma correção constante nos relógios dos satélites antes do lançamento para evitar que as coordenadas do GPS derivem. Foto: NASA, Wikimedia Commons, Public domain.
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Em setembro de 1983, um caça soviético derrubou o Voo Korean Air Lines 007 depois que a aeronave civil entrou acidentalmente no espaço aéreo soviético restrito devido a um erro de navegação. Em resposta à tragédia, o presidente Reagan anunciou que a tecnologia GPS dos militares dos EUA seria disponibilizada gratuitamente para a aviação civil para evitar tais erros.
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O Departamento de Defesa dos EUA iniciou oficialmente o programa sob o nome NAVSTAR GPS, que significa Navigation System with Timing and Ranging. Transit era na verdade um sistema de navegação por satélite anterior e separado, usado pela Marinha dos EUA a partir da década de 1960. O primeiro satélite experimental Navstar foi lançado em órbita em 1978. Foto: U.S. Air Force, Wikimedia Commons, Domínio público.
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O primeiro satélite GPS experimental Block I foi lançado em fevereiro de 1978. Demorou mais quinze anos e dezenas de lançamentos até que o sistema atingisse plena capacidade operacional em 1995. Hoje, o sistema é continuamente atualizado com gerações mais recentes de satélites para manter a precisão. Foto: Paulsava, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
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Gladys West programou os computadores que calcularam o formato preciso da Terra, conhecido como geoide. Sem esse modelo matemático altamente detalhado, os cálculos do GPS não seriam precisos o suficiente para localizar pontos na superfície do planeta. Em 2018, ela foi introduzida no Hall da Fama dos Pioneiros do Espaço e Mísseis da Força Aérea dos EUA. Foto: Adrian Cadiz, Wikimedia Commons, Public domain.
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Os sinais de GPS são transmitidos na faixa de micro-ondas, especificamente em frequências conhecidas como banda L. As micro-ondas são perfeitas para essa função porque penetram facilmente em nuvens, chuva e capas de plástico, embora tenham dificuldade com folhagens densas e paredes de concreto. As frequências de ondas curtas são usadas para transmissões de rádio internacionais de longa distância.
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O Magellan NAV 1000 fez história ao chegar ao mercado em 1989, pesando cerca de 1,5 libra e custando em torno de US$ 3.000. Ele foi projetado principalmente para velejadores e só funcionava por algumas horas com pilhas AA. Os primeiros modelos da Garmin, como o GPS 50, vieram logo em seguida, dando início ao competitivo mercado de navegação de consumo.
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