Come navigavano gli aerei prima del GPS

del GPS L'avionica moderna ha reso la navigazione l'ultima delle preoccupazioni per qualsiasi pilota, con i computer che forniscono coordinate precise della rotta. Tuttavia, come facevano gli aerei a navigare prima che il GPS del Global Positioning System diventasse uno strumento di navigazione standard? Gli aerei utilizzavano diversi metodi per navigare pre-GPS, tra cui la navigazione stimata, la navigazione celeste e altro ancora.

Quando

gli aerei presero il volo per la prima volta nel 1900, i voli utilizzavano ausili visivi per tutti gli scopi di navigazione, con pochissimo in termini di hardware. Tuttavia, con l'ingresso degli aerei nell'uso militare, volando ad altitudini più elevate e distanze più lunghe, una navigazione accurata divenne essenziale per qualsiasi volo.

Naturalmente, gli aerei potevano utilizzare le radio di bordo per comunicare con la terra, ricevendo istruzioni dal personale di terra. Anche se questo era fattibile durante il decollo e l'atterraggio, le radio avevano un portata limitata in termini di distanza, il che significava che la comunicazione diventava impossibile una volta che gli aerei erano a poche centinaia di miglia di distanza. Invece, gli equipaggi hanno utilizzato diversi modi manuali per calcolare la loro posizione.

La navigazione celeste era un metodo standard per trovare la posizione di un aereo, in cui i navigatori usavano un sestante a bolle per calcolare la posizione dell'aereo rispetto al sole, alla luna o alle stelle. Questo metodo è stato utilizzato fino all'era dei jet negli anni '60, con i primi Boeing 747 che avevano persino una porta per il sestante sul tetto della cabina di pilotaggio.

Il dead reckoning era un altro metodo di navigazione comune nei voli lunghi. Con questo processo, i navigatori utilizzerebbero posizioni precedentemente note per stimare la posizione attuale dell'aereo utilizzando la velocità e il tempo di volo. Anche se le condizioni meteorologiche potevano ostacolare queste stime, era un modo relativamente accurato per calcolare la posizione dell'aereo.

Per fornire meglio le informazioni durante il volo, le basi a terra utilizzerebbero un sistema noto come navigazione a intervalli (LORAN). Due trasmettitori radio terrestri si inviavano segnali a un intervallo prestabilito, consentendo ai navigatori degli aerei di utilizzare la differenza di fuso orario per trovare la loro posizione esatta. Sebbene questa fosse una soluzione ideale, le interruzioni meteorologiche e di frequenza potevano facilmente distorcere la trasmissione, lasciando l'equipaggio con dati illeggibili.

Sugli aerei commerciali

Gli aerei volano commercialmente dall'inizio del 20° secolo, ma il GPS è entrato in uso attivo solo negli ultimi due decenni. Prima di utilizzare il GPS come lo conosciamo, gli aerei moderni avevano a disposizione una serie di altri strumenti.

Alcuni ricorderanno che in precedenza nelle cabine di volo c'erano navigatori a bordo, una persona dedicata al tracciamento della rotta dell'aereo e alle comunicazioni radio. Questo è stato riscontrato principalmente durante i lunghi voli sull'oceano, dove il contatto radar poteva essere perso e erano disponibili meno aeroporti di deviazione.

Avionica moderna e una spinta verso ridurre l'equipaggio di bordo, hanno fatto sì che questi navigatori non siano più necessari sui voli commerciali. È interessante notare che l'Air Force One, che è un 747-200 modificato, ha ancora un navigatore nella cabina di pilotaggio a causa dell'età dell'aereo. Rimane uno degli ultimi aerei commerciali ad averne uno, anche se alcuni aerei militari utilizzano ancora anche i navigatori.

Prima dell'era dei jet, alcuni aerei utilizzavano un sistema basato su radio noto come volo VOR (Very High Frequency Omni-Directional Range). In questo sistema, l'aereo riceveva comunicazioni da fari fissi a terra, consentendogli di continuare la sua traiettoria di volo e trovare la sua posizione. Questo metodo di navigazione era abbastanza affidabile nelle aree con copertura radio e ha continuato ad essere in uso fino a quando il GPS è diventato la norma.

L'inizio dell'era dei jet segnò anche l'introduzione di un nuovo metodo di navigazione: i sistemi di navigazione inerziale (INS). L'INS ha gradualmente eliminato i sistemi celesti più vecchi, basandosi su sensori di movimento e rotazione sensibili. Questo ha segnato il primo utilizzo di sensori di navigazione parzialmente computerizzati, una tendenza che sarebbe continuata fino a quando il GPS non è diventato standard su tutti i voli.

I sistemi INS hanno anche reso i navigatori degli aerei per lo più ridondanti, motivo per cui nessun aereo moderno ha un sedile per navigatori. L'introduzione del sistema di navigazione inerziale ha rivoluzionato la navigazione in volo, consentendo ai piloti di seguire percorsi di volo prestabiliti in base alle loro posizioni attuali e di eliminare le congetture dai calcoli.

L'avvento del GPS

GPS, o Global Positioning System, è entrato in funzione ben prima che diventasse un pilastro in tutti i cockpit e dispositivi mobili. Il GPS è stato inizialmente creato solo per scopi militari, con il progetto iniziato nel 1973 e il primo satellite lanciato nel 1978.

Tuttavia, nel 1983, il presidente Ronald Reagan firmò un ordine esecutivo che consentiva agli aerei passeggeri di utilizzare il sistema una volta che era pienamente operativo. Il motivo per consentire il GPS per uso commerciale è stato il recente incidente della Korean Air Lines nel 1983.

KAL007 si è schiantato dopo essere stato abbattuto da un aereo da combattimento sovietico a causa dell'aereo che è entrato per errore nello spazio aereo sovietico diretto a Seoul. In risposta all'incidente, gli Stati Uniti hanno autorizzato l'uso del GPS per i voli per fornire una navigazione più accurata.

Nel febbraio 1994, la FAA ha autorizzato l'uso del GPS sugli aerei, dando il via alla prossima generazione di navigazione aerea. Poco dopo, il GPS è diventato disponibile anche per i dispositivi mobili, il che è ciò che fa funzionare Google Maps e il software di tracciamento dei voli.

Lo Smithsonian National Air & Space Museum sottolinea quanto segue sulla scoperta:

"Una pietra miliare significativa nell'aviazione americana si è verificata quando la Federal Aviation Administration ha certificato la prima unità GPS per l'uso in IFR (Instrument Flight Rules) Operazioni. Vent'anni dopo, il GPS è diventato la forma dominante di navigazione in rotta, nonché la tecnologia principale per guidare gli aerei in avvicinamenti all'atterraggio in condizioni di scarsa visibilità. L'unità certificata per la prima volta vent'anni fa è stata il Garmin GPS 155".

Come funziona?

Il mese scorso, il pilota di linea e autore di Simple Flying Jack Herstam ha spiegato come funziona la tecnologia GPS. In poche parole, richiede tre elementi: l'utente, i satelliti e le stazioni di terra.

Herstam ha condiviso:

"Un trasmettitore GPS a bordo dell'aereo si collega a più satelliti. I satelliti misurano il segnale per determinare latitudine, longitudine e altitudine. Inoltre, gli orologi atomici integrati nei satelliti misurano il tempo impiegato dal segnale per viaggiare dall'aereo al satellite, il che fornisce una determinazione più precisa di dove si trova l'aereo.

I satelliti inviano queste informazioni a una stazione di terra che corregge ulteriormente l'errore di posizione prima che le informazioni vengano ricaricate su un satellite geostazionario (un satellite che non si muove rispetto alla rotazione terrestre). Queste informazioni corrette vengono quindi inviate al ricevitore a bordo dell'aereo e le informazioni vengono visualizzate sugli schermi dei piloti".

Il collega pilota e scrittore Ryan Goodwin ha aggiunto che più satelliti il ricevitore riceve informazioni, più esatta è la posizione e le informazioni corrispondenti. Ha anche osservato che i piloti utilizzano una serie di dispositivi di navigazione terrestri e satellitari.

Un lungo viaggio

Tutto sommato, il sistema di riferimento inerziale (IRS) è il principale sistema di navigazione in un aereo oggi. Il processo autosufficiente non ha bisogno di alcun input esterno per sapere dove si trova nei cieli. Non consiste in alcun livellamento fisico e utilizza calcoli matematici algoritmi per garantire che gli accelerometri siano costantemente in linea con l'orizzonte.

La navigazione aerea ha fatto molta strada, passando dal volare con poche informazioni all'avere tutto su uno schermo davanti a loro. Mentre i vecchi metodi di navigazione sono scomparsi dalla cabina di pilotaggio, i piloti imparano ancora molti strumenti più vecchi. Il dead reckoning continua ad essere insegnato ai piloti, anche se pilotano aerei con GPS. Questo perché la tecnologia può fallire, costringendo i piloti a gestire manualmente l'aereo.

Nonostante sia stato parte integrante delle operazioni aeree globali per decenni, il GPS non è completamente a prova di bomba. Ad esempio, proprio il mese scorso, gli equipaggi di Qantas hanno subito interferenze radio e disturbi GPS nell'Asia-Pacifico. Inoltre, i piloti erano stati istruiti a volare attraverso queste interruzioni. Sebbene questi incidenti non abbiano provocato alcuna catastrofe, evidenziano le sfide che rimangono per gli operatori commerciali in tutti i cieli.

Navigazione aerea continua ad evolversi ancora oggi. Le aziende stanno già sviluppando la prossima generazione di tecnologia per consentire il volo autonomo. Nel prossimo decennio ci saranno senza dubbio importanti transizioni in questo campo.

Cosa ne pensi dei vecchi metodi di navigazione e di come i piloti gestivano le loro operazioni prima dell'avvento del GPS? Quale sarà la prossima svolta nel settore dell'aviazione? Facci sapere cosa ne pensi delle prospettive generali nella sezione commenti!