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El Planeta de Pascua: ¿Cómo funciona el GPS? · Es la Mañana de Fin de Semana

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Speaker 2: No voy a volver a dar la hora, o si quieres,
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Speaker 2: lo que tú quieras, Roberto Pascua.
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Speaker 3: Tú mandas, buenos días.
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Speaker 2: Buenos días, pues mira, para los que piensan que vamos grabados, 12-28, 11-28,
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Speaker 2: este domingo 4 de octubre, de grabados nada. No, no,
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Speaker 2: tenemos tres minutos. Tenemos 13 minutos para hablar, oye, de magia.
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Speaker 2: De magia. Esto me ha descolocado, igual que el story
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Speaker 2: de Alicia en Instagram, que ya anuncia el contenido de
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Speaker 2: la semana que viene. Magia y ciencia.
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Speaker 3: Magia y ciencia.
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Speaker 2: Vale, preséntanos el tema de hoy.
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Speaker 3: Hay una frase que alguna vez la he dicho, ya
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Speaker 3: sabéis que me gusta mucho
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Speaker 3: Cualquier tecnología suficientemente avanzada es indistinguible de la magia. Es
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Speaker 3: una frase de Arthur C. Clarke, el famoso escritor de
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Speaker 3: ciencia ficción. Y bueno, la escribió en la edición revisada
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Speaker 3: de Profiles of the Future, An Inquiry into the Limits
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Speaker 3: of the Possible, en el año 1973, publica él esta frase, ¿no?
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Speaker 3: Y realmente es eso, fijaos, si nos vamos unas décadas
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Speaker 3: hacia atrás y le decimos a la gente,¿ te puedo
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Speaker 3: decir dónde estamos? Localizarte. Te echarían a la hoguera.¿ O
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Speaker 3: cuánto tardas en llegar a tal sitio? Exactamente. Un brujo. Claro,
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Speaker 3: es magia, dirían, esto es magia, ¿no? Sacamos el móvil,
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Speaker 3: abrimos un app de mapas y automáticamente aparece un punto
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Speaker 3: azul que te dice dónde estás.¿ Cómo hacer el móvil
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Speaker 3: para saber eso? Es
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Speaker 2: que puedes estar haciendo una ruta de senderismo, puedes
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Speaker 3: estar en mitad de una ciudad. Perdido en una carretera
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Speaker 3: de montaña. Eso,
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Speaker 4: te pone puntos amarillos porque hay muchos coches juntos con
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Speaker 3: teléfonos móviles juntos. Correcto, que ahí ya entran temas de
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Speaker 3: análisis de datos y demás, ¿no? Pero yéndonos al GPS
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Speaker 3: como tal,¿ cómo es posible que el móvil sepa dónde estás?
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Speaker 2: Vale, o sea,¿ cómo sabe realmente el móvil dónde estamos?
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Speaker 2: Y a esto tienes dos respuestas, la corta y la larga.
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Speaker 3: Sí, la corta. Satélite. O sea, los satélites y entonces
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Speaker 3: ya terminamos la sección y nos vamos de cañas, ¿no?
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Speaker 2: Vale. Vale.
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Speaker 3: O explicar esto porque realmente es por los satélites, pero
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Speaker 3: hay que explicarlo, ¿no?¿ Qué hace el móvil realmente? El
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Speaker 3: móvil está midiendo cuánto tarda en llegar a él una
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Speaker 3: señal de radio que emiten los satélites, varios satélites. GPS, ¿no?
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Speaker 3: Global Positioning System. Y haciendo una pequeña referencia histórica, nace
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Speaker 3: como proyecto del Departamento de Defensa de Estados Unidos. Como todo.
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Speaker 3: Como todo, prácticamente. El primer satélite se lanzó en 1978,
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Speaker 3: o sea, hace ya bastante tiempo. Y alcanza capacidad operativa
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Speaker 3: en los años 90. Y a partir de ahí ya
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Speaker 3: estamos nosotros jugando todo el rato con el GPS. A ver,
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Speaker 3: tenemos un conjunto de satélites que están a unos 20.000
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Speaker 3: kilómetros de la Tierra y eso es bastante relevante, que
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Speaker 3: estén a esa distancia. Estos satélites tardan 12 horas en
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Speaker 3: dar una vuelta al planeta. Y llevan a bordo un
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Speaker 3: reloj atómico, cada satélite su propio reloj atómico. Realmente el
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Speaker 3: que lleve en el reloj atómico es lo que nos
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Speaker 3: va a permitir tener con precisión, saber con precisión dónde estamos,
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Speaker 3: porque fijaos, si llevara un reloj normal, un pequeño fallo,
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Speaker 3: una desviación de 10 nanosegundos, nos daría una imprecisión de
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Speaker 3: 3 metros. Eso pasó hace 20 años. El navegador te decía,
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Speaker 4: sale
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Speaker 3: por esta
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Speaker 4: rotonda y te lo decía 3 metros tarde.
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Speaker 3: Sí, pero fíjate, con los números pequeños, a mí me
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Speaker 3: pasa igual que con los grandes.¿ Qué son 10 nanosegundos?
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Speaker 3: Que para que te dé un error de 3 metros,
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Speaker 3: no lo sé explicar. Vamos a explicarlo de manera que
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Speaker 3: se entienda. Un milisegundo, que eso yo creo que todo
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Speaker 3: el mundo lo tiene en la cabeza, 300 kilómetros de error.
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Speaker 3: sería inutilizable. Por eso se utilizan relojes atómicos.¿ Qué hace
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Speaker 3: realmente un reloj atómico? Dicho científicamente, y luego lo explicamos,
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Speaker 3: el reloj atómico lo que hace es medir transiciones cuánticas
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Speaker 3: del átomo de cesio 133. Podría ser cualquier otro átomo,
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Speaker 3: pero es el de cesio por un motivo, y es
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Speaker 3: que solo tiene un isótopo de 133, con lo cual
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Speaker 3: si tienes cesio es el que vas a poder utilizar.
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Speaker 3: Y luego lo que se hace con ese átomo es
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Speaker 3: enchufarle como un microondas Ondas de radio. No son de radio,
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Speaker 3: son de microondas, pero ondas electromagnéticas, quiero decir, ¿no? Entonces,
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Speaker 3: hay un momento en el que ese átomo va a
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Speaker 3: subir de nivel. Esto lo explico con escalones, ¿vale? El
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Speaker 3: átomo está en un escalón. Yo lo quiero subir al
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Speaker 3: siguiente escalón o bajarlo al siguiente. No puede estar en medio.
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Speaker 3: Calentarlo y
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Speaker 4: enfriar, entonces.
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Speaker 3: O estás arriba o estás abajo, ¿vale? Entonces... Cuando tú
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Speaker 3: le das radiación al átomo, vas a conseguir que suba
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Speaker 3: exactamente cuando le des una frecuencia de 9.192.631.770 Hz. Siempre
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Speaker 3: la misma. 631.770 periodos de transición del átomo de cesio.
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Speaker 4: Así lo dejamos definido.¿ Y eso cómo lo calentas tú
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Speaker 4: ahí arriba, a 20.000 kilómetros?
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Speaker 3: No, tú el reloj lo llevas fabricado desde aquí. Y
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Speaker 3: lo único que hace es un aparato que está midiendo
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Speaker 3: esas transiciones y por eso sabe exactamente cuándo pasa el segundo.
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Speaker 3: Lo importante de esos 9.000 millones es que si tú
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Speaker 3: divides uno entre 9.000 millones, te das cuenta de la precisión. 0,00090. Vale,
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Speaker 3: pues venga. Cada satélite lo que está haciendo es ir
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Speaker 3: enviando continuamente señales a la Tierra, diciendo... Soy yo, yo
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Speaker 3: soy el satélite que te está enviando esta señal y
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Speaker 3: exactamente te digo la hora a la que he generado
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Speaker 3: la señal.¿ Qué hace el móvil? El móvil recibe la
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Speaker 3: señal y la registra
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Speaker 3: Eso es. Entonces, el móvil sabe siempre cuándo se le
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Speaker 3: ha enviado el mensaje y sabe también qué satélite se
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Speaker 3: lo ha enviado. Por tanto, es capaz de saber la
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Speaker 3: distancia exacta a la que está ese satélite. Cuando pones
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Speaker 4: un map de estos, el móvil, claro, se está
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Speaker 3: chicharrando la batería porque está pensando como un loco. Eso es.
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Speaker 3: Y fíjate, Si es capaz de saber a qué distancia
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Speaker 3: exacta está el satélite,¿ eso qué te da? Te da
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Speaker 3: un radio, ¿no? De una esfera. Vale. Tú vas a
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Speaker 3: estar en esa esfera, en algún punto de esa esfera.¿
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Speaker 3: Cómo consigues más precisión? Si tienes dos satélites, vas a
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Speaker 3: tener otra esfera.¿ Dónde se conectan esas esferas? En una circunferencia.
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Speaker 3: Ya has limitado toda una esfera a una circunferencia. Si
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Speaker 3: metes un satélite más, tres esferas solo se juntan en
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Speaker 3: un punto. Ese punto es donde tú estás.
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Speaker 2: Claro, o sea... Lo que dices, ahora imaginemos que estamos
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Speaker 2: en algún punto de la Tierra y recibimos una señal
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Speaker 2: de un satélite. Saber la distancia a un único satélite
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Speaker 2: no nos dice dónde estamos exactamente. Te daría una imprecisión. Necesitamos...
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Speaker 4: Hay tres o hay más. Añadimos
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Speaker 3: ese tercero. Sí, venga, complicamos la trama. Una vez que
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Speaker 3: tenemos esos tres,
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Speaker 2: ya
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Speaker 3: deberíamos ser capaces de tener tu localización.
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Speaker 2: Si tu teléfono
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Speaker 3: tuviera también un reloj atómico... Y fuera capaz de medir
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Speaker 3: el tiempo con mucha precisión. Como eso no pasa, porque
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Speaker 3: tu reloj no es capaz de medir el tiempo con
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Speaker 3: la precisión con la que lo están midiendo los satélites,
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Speaker 3: vas a necesitar un cuarto satélite y cuantos más satélites utilices,
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Speaker 3: más precisión te da el GPS.¿ Cuántos
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Speaker 4: satélites se usa para esto
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Speaker 3: ahora? ¿6, 8? A partir de 4
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Speaker 4: Y están siempre a la misma distancia, es decir, no
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Speaker 4: se acercan ni se separan. Ellos están a 20.000 kilómetros.
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Speaker 4: Uno del otro, o sea, no se van acercando ni
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Speaker 3: se separan. No, no, no, ellos están en órbitas muy
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Speaker 3: claramente definidas, ni se acercan ni se separan entre ellos.
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Speaker 3: Y lo que hace el móvil es localizarlos, porque no
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Speaker 3: es que esté buscando los satélites, es que el móvil
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Speaker 3: recibe las señales. Y claro, la diferencia entre tengo una
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Speaker 3: señal de GPS muy buena y tengo una señal de
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Speaker 3: GPS tirando a mala, es si estás usando cuatro... señal mala,
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Speaker 3: o más de cuatro satélites, donde vas viendo cuantos más utilices,
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Speaker 3: mejores tus señales.¿ Y eso lo sabes por el programa
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Speaker 3: o por el móvil? Bueno, a ver, yo no me
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Speaker 3: he fijado si el móvil realmente te va a decir
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Speaker 3: si tu señal es buena, pero sí que hay aparatos
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Speaker 3: de GPS, no ya en el móvil, sino aparatos que
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Speaker 3: utilizas que son de GPS tal cual, donde sí que
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Speaker 3: te dice la calidad de tu señal, y eso te
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Speaker 3: lo dice de esa manera. Entonces, tenemos el problema del
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Speaker 3: reloj de nuestro móvil,
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Speaker 2: está
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Speaker 3: resuelto, añadiendo más satélites. Pero ahora hay dos puntos más,
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Speaker 3: que es un problema, ¿no? Tenemos, primero, la ionosfera y
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Speaker 3: la troposfera, son capas de la atmósfera, van a retrasar
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Speaker 3: nuestra señal. Lo hacen de una manera muy leve, pero
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Speaker 3: eso es lo que hace cuando tú sales a correr,
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Speaker 3: por ejemplo, y estás marcando tu ruta, tú cada kilómetro
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Speaker 3: te avisa tu móvil o tu reloj, ¿no? Ya estás
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Speaker 3: en el primer kilómetro. Ahí vas a ver que a
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Speaker 3: veces hay metros de diferencia, ¿no? Y eso puede ser
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Speaker 3: perfectamente por problemas con la ionosfera, retazos de ese estilo.
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Speaker 3: El siguiente que genera un problema es Albert Einstein. Sí, señor.
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Speaker 4: Pero si no existía el satélite cuando... Ya, ya, pero fijaos.
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Speaker 2: A ver,¿ qué pensó?
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Speaker 3: Albert Einstein, la teoría de la... Si
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Speaker 4: queréis que hagáis
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Speaker 3: un móvil con un satélite, pensad en mí. Sí, es
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Speaker 3: realmente así.¿ Dónde están los satélites? Os dije, a 20.000 kilómetros.¿
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Speaker 3: Eso qué significa? Significa que el campo gravitatorio que está
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Speaker 3: recibiendo el satélite es mucho más pequeño que el campo
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Speaker 3: gravitatorio que estás recibiendo tú en la Tierra. Y eso
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Speaker 3: afecta a cómo el reloj atómico mide el tiempo, realmente.
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Speaker 3: Lo acelera, porque al estar en un campo gravitatorio más débil,
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Speaker 3: el tiempo se va a acelerar. Pero luego además Einstein
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Speaker 3: nos contó otra teoría, la de la relatividad especial, que
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Speaker 3: tiene que ver con la velocidad. Los satélites se mueven
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Speaker 3: muy deprisa. Cuanto más deprisa se mueva el satélite, su
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Speaker 3: reloj va a medir el tiempo más despacio. ¿Veis? Son
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Speaker 3: dos teorías que te están diciendo
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Speaker 2: cosas diferentes.
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Speaker 3: Por uno, se te va a acelerar el reloj por
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Speaker 3: estar donde está y por otro se te va a
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Speaker 3: ralentizar por moverse como se mueve. Vale, pues la diferencia
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Speaker 3: entre esas dos, ahí gana la gravedad, es que Un
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Speaker 3: reloj atómico en un satélite se va a adelantar 38 microsegundos,
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Speaker 3: lo cual te va a dar, cada día, lo cual
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Speaker 3: te va a dar una imprecisión de 10 kilómetros. Entonces,
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Speaker 3: para que eso no pase, tu reloj, tu detector de GPS,
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Speaker 3: tu móvil, utiliza la relatividad general y la relatividad especial
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Speaker 3: para saber exactamente dónde estás y corregir este factor que
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Speaker 3: está ahí metiendo.¿ El aparente tan
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Speaker 4: pequeño y asqueroso que tengo hace todo eso?
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Speaker 3: Hace
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Speaker 4: todo eso, fíjate. Y además llama por teléfono
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Speaker 3: Todo eso, sí,
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Speaker 2: sí. Oye, todos sabemos, ¿no? Aquí no hay discusión posible.
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Speaker 2: La Tierra gira.
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Speaker 3: La Tierra gira. La Tierra gira y eso también genera
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Speaker 3: una perturbación.
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Speaker 2: Y cómo nos afecta eso?
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Speaker 3: Pues al girar la Tierra, es igual que cuando estás
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Speaker 3: entre edificios. Realmente la onda está siendo perturbada y te
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Speaker 3: está afectando al tiempo que tarda en llegar. Ten en
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Speaker 3: cuenta que el reloj lo que va a hacer es decir,
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Speaker 3: ha tardado tanto en llegar, luego el satélite está a
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Speaker 3: tal distancia por la velocidad de la luz. Todo lo
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Speaker 3: que afecte a cuánto voy a detectar yo realmente eso,
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Speaker 3: me va a afectar a la distancia real que estoy midiendo. Luego, fijaos.
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Speaker 3: Aparte de GPS, claro, era un sistema militar. Tenemos GLONASS,
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Speaker 3: que es el ruso, tenemos Galileo, que es el europeo.
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Speaker 3: Y con el Galileo os cuento una pequeña anécdota. En 2014,
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Speaker 3: dos de los satélites que lanzaron fallaron. No se colocaron
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Speaker 3: donde debían. La órbita era elíptica, con una diferencia de 8.500
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Speaker 3: kilómetros de altitud. Fijaos, de altitud. Con lo cual,¿ qué pasa?
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Speaker 3: Que la gravedad que recibe ese satélite es menor todavía.
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Speaker 3: el tiempo se va a ralentizar.
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Speaker 2: O sea, el GPS que utilizamos en un descampado, ¿no?
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Speaker 3: Sí.
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Speaker 2: Puede ser mucho más preciso que el que utilizamos en
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Speaker 2: edificios más altos. Eso es por los edificios. O sea,
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Speaker 2: los acampados en sol, por ejemplo, tienen un GPS más fiable, ¿no?
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Speaker 2: Eso es. Que los que están en las zonas más altas. Sí.
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Speaker 2: En un ático, por ejemplo. Por ejemplo. Vamos a terminar
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Speaker 2: de liar todo esto
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Speaker 3: Por ejemplo.
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Speaker 2: Qué bueno, qué curioso,
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Speaker 3: Robert. Sí, sí. Y ya por terminar lo que te
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Speaker 3: estaba diciendo, el hecho de que se equivocaran con esos
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Speaker 3: satélites nos permite medir con muchísima precisión las dos teorías
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Speaker 3: de la relatividad de Einstein, la general y la especialidad.
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Speaker 3: Einstein siempre gana.
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Speaker 2: Siempre gana.
11:33
Speaker 3: Siempre gana
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Speaker 2: Y nosotros, con la presencia de Roberto Pascua, que es
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Speaker 2: divulgador de astronomía y miembro de la Real Sociedad Española
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Speaker 2: de Física, una vez al mes, Roberto Pascua, en su
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Speaker 2: Planeta de Pascua, nos enseña muchísimas curiosidades sobre la ciencia
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Speaker 2: y la astronomía. Gracias.
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Speaker 3: De nada. Por eso estamos.
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Speaker 4: Es la mañana de fin de semana.
38:59
Speaker 3: Con María Díez Rovira y Jaume Sagalés.