Como o GPS funciona – e onde ele falha

Os satélites GPS orbitam a cerca de 20.000 quilômetros de altitude. A bordo, levam relógios atômicos extremamente precisos. Cada satélite transmite continuamente onde está e que horas seu relógio marca. O receptor compara o carimbo de hora com o momento em que o sinal chega. Como as ondas de rádio viajam à velocidade da luz – cerca de 300.000 quilômetros por segundo –, o tempo de viagem dá a distância.

Saber a distância até um satélite só diz que você está em algum lugar de uma esfera enorme ao redor dele. Com três satélites, três dessas esferas se cruzam e sobra um único ponto. O quarto é necessário porque o relógio de um celular está longe de ser tão preciso quanto um relógio atômico. O receptor simplesmente calcula o erro do próprio relógio como uma quarta incógnita.

Um cålculo simples mostra como isso é sensível: um erro de um milionésimo de segundo corresponde a cerca de 300 metros na velocidade da luz. Por isso, toda a precisão depende de relógios exatos e de sinais limpos e diretos.

Os sinais vêm de longe e são muito fracos ao nível do solo. Rocha, concreto, metal, o corpo humano e folhagem molhada os enfraquecem ainda mais. Em um desfiladeiro estreito ou em um corredor de ruas entre prédios altos, o aparelho vê só uma faixa fina de céu e, portanto, poucos satélites, que ainda por cima estão mal posicionados em fila. A posição então fica incerta.

Os reflexos são ainda mais traiçoeiros. Se um sinal bate em uma parede de rocha ou em um prédio, seu caminho fica mais longo do que o direto. O aparelho acha que o satélite está mais longe do que realmente está, e a posição muitas vezes salta muitos metros. Um resultado típico é um trajeto que faz zigue-zague entre quarteirões, embora você tenha andado em linha reta.

A leitura de altitude costuma ser menos precisa do que a posição horizontal, porque todos os satélites estão acima de você e nenhum “mede” por baixo. Para alturas, o mapa, as curvas de nível e um altímetro calibrado são mais confiáveis. Muitos aparelhos mostram um círculo de precisão – é a estimativa do aparelho, não uma garantia.

Para uma boa localização, vá a um lugar aberto, segure o aparelho para cima e afastado do corpo e espere um pouco até a tela se estabilizar. Depois de uma longa pausa ou em um lugar novo, o receptor às vezes demora mais para a primeira posição. Celulares buscam dados auxiliares pela rede móvel e ficam mais rápidos – mas o posicionamento em si também funciona sem rede.

O que muitas vezes falta sem rede é o mapa. Muitos aplicativos de mapas carregam seus mapas continuamente pela internet. Por isso, baixe os mapas da sua região antes da viagem. Senão você vê um ponto azul, mas sobre um fundo cinza vazio.

Sempre confira o que aparece na tela com o terreno: o riacho, a encosta, o cruzamento de trilhas combinam? E note: a posição por satélite não diz para que lado você está virado. A direção da seta quando você está parado costuma vir de um sensor magnético embutido, que pode ser perturbado por metal e eletrônicos. Uma direção só pelo GPS só aparece quando você se move.

Um aparelho pode falhar a qualquer momento: bateria descarregada, frio, umidade, queda sobre rocha, erro de software. Por isso a regra é: leve um mapa de papel e uma bússola e pratique o uso deles enquanto tudo ainda funciona. Quem só segue o ponto azul muitas vezes não percebe onde realmente está e fica de repente sem orientação quando ele falha.

Economize energia onde puder: diminua o brilho da tela, use o modo avião com a localização ainda ligada, leve o aparelho junto ao corpo no frio e tenha um carregador portátil. Confira o nível da bateria regularmente, não só quando já está vermelho.

Em algumas regiões, os sinais de satélite são bloqueados ou falsificados de propósito. O aparelho pode então mostrar uma posição totalmente errada, sem nenhum aviso. Se o que aparece na tela não combina com o terreno, confie no terreno e no mapa.

“GPS” na verdade é só o nome do sistema dos EUA. O termo geral é GNSS, sistemas globais de navegação por satélite. Entre eles também estão o europeu Galileo, o russo GLONASS e o chinês BeiDou. Muitos aparelhos usam vários sistemas ao mesmo tempo e assim têm mais satélites à vista – uma vantagem, especialmente em vales e cidades.

Em uma emergência, as coordenadas valem ouro. Elas podem ser informadas em diferentes formatos, por exemplo, graus decimais ou graus, minutos e segundos. Leia-as devagar e por completo e diga o formato. Em muitos países, o celular também envia automaticamente a localização para a central durante uma chamada de emergência – mesmo assim, vale saber onde encontrar suas coordenadas no aparelho.

Uma curiosidade impressionante da física: por causa da teoria da relatividade de Einstein, os relógios dos satélites andam de modo muito ligeiramente diferente dos relógios em terra. O sistema compensa esse efeito – senão a posição desviaria notavelmente em pouco tempo.