Desenvolvido na segunda metade do século XVIII, este sextante de Jesse Ramsden apresenta uma lupa de duas lentes com escala de oscilação de distância

Atualmente, as aplicações dos sistemas de localização e navegação por GPS (Global Positioning System) são cada vez mais abrangentes e populares.

Porém, se ocorrer algum problema com os satélites do GPS, a sistemática de localização voltará não ao século XVIII, mas aos padrões da Antiguidade.

Naqueles tempos longínquos, os polinésios já conseguiam viajar milhares de quilômetros usando técnicas primitivas, baseadas na posição do Sol e das estrelas. A medição do ângulo entre o Sol (ou a estrela) e o horizonte permitia calcular a latitude (distância Norte-Sul).

Inicialmente, esse cálculo era feito com o quadrante e, posteriormente, com o astrolábio, que permitia medir com precisão o ângulo com a Estrela Polar (ou “Estrela do Sul”) através da passagem de raios por dois furos, formando um ângulo que podia ser lido em uma escala.

Algum tempo depois, surgiu o esquadro óptico, que possuía uma ocular para observação do Sol e um cursor que permitia alinhar o Sol ou a estrela e ler a latitude em uma escala.

O sextante surgiu em 1731, desenvolvido simultaneamente por John Hardley, na Inglaterra, e Thomas Godfrey, nos Estados Unidos.

A invenção utiliza dois espelhos que permitem, através da focalização de uma ocular no horizonte, medir a altura do Sol ou da estrela em relação ao instrumento e, assim, determinar a latitude com precisão.

Foi projetado para ser usado em terra, sob a água (em submarinos) e no ar (em balões e aviões). Nesses últimos casos, utiliza um horizonte artificial.

Atravessando as eras, essa tecnologia só veio a ser superada após a Segunda Guerra pelos sistemas de rádio (usados até o final do século XX) e, posteriormente, pelo radar, até a introdução do GPS.

LONGITUDE

Já o cálculo da longitude (distância Leste-Oeste) era mais complexo, pois requeria a medida da diferença de hora entre a saída e a chegada para localizar a posição onde o navio se encontrava.

Não havia relógios confiáveis para isso, o que forçava os barcos a ficarem restritos a percursos onde pudessem ver referências da costa.

De acordo com a visão geocêntrica da época, o Sol se “move” 15o por hora (360o/24 h). Assim, a medida do tempo permite determinar a posição em relação a um meridiano de referência.

Em 1714, o governo britânico publicou o “Longitude Act”, um desafio científico que oferecia um prêmio de £ 20.000 para quem conseguisse desenvolver um método preciso de cálculo da longitude.

Na disputa, John Harrison produziu o relógio experimental H1, usando dois sistemas separados que o tornavam independente do balanço do navio e compensavam as variações de temperatura e umidade.

Usando esse aparelho, o navegador podia determinar com precisão a hora local de partida e de chegada, usando essa diferença para calcular a longitude.

O H1 foi seguido pelos cronômetros H2 e H3 e, finalmente, pelo cronômetro marítimo H4, que foi testado pelos ingleses na rota das Índias e, especificamente, pelo capitão James Cook em sua terceira viagem ao Pacífico Sul, com excelente resultado.

Em 1773, o governo britânico reconheceu o trabalho de Harrison ao lhe conceder o prêmio. Esse conjunto de coordenadas (medidas em graus) permitiu localizar um ponto com precisão, sendo usado até hoje nos sistemas de localização por satélite.

O primeiro relógio experimental, feito por John Harrison em Barrow-on-Humber entre 1730 e 1735, ganhou o prêmio de £ 20.000 oferecido pelo governo britânico ao dar o primeiro passo para resolver o problema da longitude

SURGE O GPS

Na segunda metade do século XVIII, a precisão dos aparelhos já se aproximava da conseguida hoje com o GPS, um sistema que informa em tempo real a posição do objeto em relação ao meridiano de Greenwich (longitude), em relação ao Equador (latitude) e em relação ao nível do mar (altitude).

Sua história se inicia com sistemas de navegação como o LORAN e o Decca Navigator, usados durante a Segunda Guerra Mundial.

Em 1957, após o lançamento do 1º satélite artificial pela URSS, uma equipe de monitoração descobriu que, devido ao efeito Doppler, a frequência do sinal se tornava mais alta quando o satélite se aproximava.

Medindo a distorção do efeito era possível determinar a posição do satélite com precisão. Essa foi a base do conceito do GPS.

Em 1960, o primeiro sistema de navegação por satélite foi testado com êxito pela Marinha norte-americana, usando um conjunto de cinco satélites.

Em 1967, a força naval desenvolveu o satélite Timation, que comprovou a possibilidade de manter relógios precisos no espaço, sendo seguido na década de 70 pelo sistema Omega, que se tornou o primeiro sistema mundial de radionavegação.

Em 1983, após a derrubada de um avião de passageiros por um caça soviético no espaço aéreo russo, o presidente Ronald Reagan anunciou que o sistema GPS seria disponibilizado para uso civil tão logo fosse concluído.

Em 1985, foram lançados mais dez satélites experimentais do Bloco I para validação do conceito e, em janeiro de 1994, o sistema GPS atingiu a capacidade operacional inicial, com um conjunto de 24 satélites em órbita.

Para assegurar a localização, é necessário que pelo menos três satélites (o ideal são quatro) “vejam” o ponto ao mesmo tempo.

A ideia básica do GPS foi baseada nos Sistemas de Navegação LORAN e Decca, que foram usados durante a Segunda Guerra Mundial

Em 1996, o governo americano criou um conselho interagências para gestão da utilização mista (militar e civil) do GPS e, em 1998, o sistema foi atualizado com dois novos sinais civis, para maior confiabilidade e segurança da aviação.

O primeiro satélite do Bloco II foi lançado em 14 de fevereiro de 1989, e o último, em novembro de 2006. Em 2009, foi lançado o primeiro satélite com hardware L5, com desempenho superior às séries anteriores.

A Rússia também possui seu sistema de navegação, o GLONASS (Global Navigation Satellite System), que entrou em serviço em 1993 e contava com 24 satélites em 2011.

A China vem investindo cada vez mais em seu sistema Compass, enquanto a Europa (juntamente com Israel, Índia, Marrocos, Arábia Saudita, Coréia do Sul e Ucrânia) vem buscando aprimorar seu sistema Galileo.

DESDOBRAMENTOS

Nos últimos dez anos, os dispositivos de navegação guiados por GPS tornaram-se indispensáveis em veículos, máquinas de construção e telefonia celular, dentre outros.

Os satélites estão substituindo a tecnologia de radar para a navegação em embarcações, trens, aviões, submarinos e – razão prioritária pela qual o sistema foi desenvolvido – bombas.

Com a popularização do GPS, também surgiu o conceito de agricultura de precisão, no qual uma máquina agrícola armazena dados sobre a produtividade que, tratados por um programa específico, permitem elaborar um mapa de produtividade da lavoura e otimizar a aplicação de fertilizantes e corretivos de solo, entre outras vantagens.

Na construção, os sistemas para execução de obras utilizam as coordenadas de projeto processadas na máquina por meio de sistemas de localização, tendo nos sistemas de prevenção de roubo de máquinas e outros recursos a comprovação de uma evolução cada vez maior e mais presente na vida contemporânea.