Il 2019 Queen Elizabeth Prize for Engineering del Regno Unito è stato assegnato ai creatori del Global Positioning System (GPS) negli Stati Uniti. Quattro ingegneri - il dott. Bradford Parkinson, il professor James Spilker, Hugo FrueHauf e Richard Schwartz - sono stati onorati della creazione del primo sistema di posizionamento satellitare realmente globale.
Il QEPrize è un prestigioso riconoscimento mondiale per l'ingegneria, un premio da 1 milione di sterline che celebra l'impatto globale dell'innovazione ingegneristica sull'umanità. I vincitori del 2019 sono stati annunciati il 12 febbraio da Lord Browne di Madingley, presidente del Queen Elizabeth Prize for Engineering Foundation, alla presenza della Principessa Anne a Londra.
I quattro vincitori saranno ufficialmente onorati durante una cerimonia alla fine di quest'anno; riceveranno il premio da 1 milione di sterline e un trofeo iconico disegnato dal vincitore del concorso Create the Trophy 2019, il sedicenne Jack Jiang di Hong Kong.
Perché il GPS
Si stima che quattro miliardi di persone utilizzino il GPS e il suo valore economico annuale è stimato in 80 miliardi di dollari solo per gli Stati Uniti. Le sue applicazioni spaziano dalla navigazione e soccorso in caso di calamità, ai sistemi di monitoraggio del clima, ai sistemi bancari e alla fondazione dei trasporti, dell'agricoltura e dell'industria del domani.
Il tracciamento iniziale del GPS risale all'inizio della corsa spaziale, quando gli operatori radio tracciarono lo Sputnik I nel suo volo rivoluzionario nel 1957. I segnali radio dello Sputnik sembravano diminuire di frequenza mentre passava sopra la testa, un fenomeno noto come spostamento Doppler che ha permesso di determinare la posizione del satellite.
I creatori del GPS
Il capo architetto, Bradford Parkinson, viene spesso chiamato il "padre del GPS" dopo aver costruito con successo diversi sistemi separati per creare l'attuale design del GPS. Parkinson ha diretto il programma e ha guidato lo sviluppo, la progettazione e il collaudo dei suoi componenti chiave.
Parkinson ha insistito sul fatto che il GPS doveva essere intuitivo e poco costoso. Nel 2016, Parkinson è stato premiato con il Premio Marconi. Per realizzare il progetto, Parkinson reclutò James Spilker per progettare il segnale trasmesso dai satelliti. Questo tipo di segnale di distanza è stato fondamentale per il successo del GPS per uso civile; è resistente alle interferenze, preciso e consente a più satelliti di trasmettere sulla stessa frequenza senza interferire l'uno con l'altro.
La squadra di Spilker ha anche sviluppato e costruito il primo ricevitore per elaborare i segnali satellitari GPS; il suo processo a loop ritardato, utilizzato per tracciare segnali di accesso multiplo (CDMA) alla divisione del codice, è essenziale per la precisione del GPS.
I ricevitori GPS si basano su informazioni precise di temporizzazione, trasmesse dai satelliti, per determinare la loro posizione sulla terra. Ogni satellite utilizza più orologi atomici - con precisione entro il miliardesimo di secondo - per garantire un timing costante. Hugo Freuhauf, allora capo ingegnere presso la Rockwell Industries, ha guidato lo sviluppo di un orologio atomico miniaturizzato, il cuore del satellite GPS. La sua accuratezza è la spina dorsale dei sistemi di comunicazione, delle reti elettriche, delle reti finanziarie e altre infrastrutture critiche.
Affinché il programma GPS fosse accessibile, ogni satellite doveva essere di lunga durata. Richard Schwartz, il program manager di Rockwell durante lo sviluppo di questi satelliti, è stato incaricato di garantire una durata di tre anni. Il suo design era resistente alle intense radiazioni della fascia superiore di Van Allen, e durò anche più di nove anni.
Un'infografica dell'organizzazione QEPrize spiega la storia del GPS. Cliccaci sopra per scaricarla.
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