GPS: Global Positioning System - Una rivoluzione progressiva
A bordo dell'aereo una "scatola" di dimensioni contenute; in orbita a 20.800 chilometri, una serie di 24 satelliti: con questi elementi è stata sconvolta la navigazione tradizionale Il sistema GPS già garantisce di trovarsi entro 100 metri dalla posizione ricercata, ma l'accuratezza diventa di 18 metri per i militari ed arriverà al centimetro con la "correzione differenziale".
Cosa cambia in cabina di pilotaggio e nelle installazioni a terra - Già eliminate le stazioni Omega - Entro il 2010 spariranno VOR, NDB, TACAN e DME - Verso un unico sistema di navigazione globale - Anche la Scuola dovrà adeguarsi

Chissà cosa direbbe Cristoforo Colombo vedendoci volare senza incertezze verso la nostra destinazione grazie ad una piccola scatola che mostra mutevoli segnali luminosi. Non vi è dubbio che resterebbe sbalordito, tentato magari di accogliere tesi demoniache, lui uomo di cotanta Fede e così lucida sapienza nautica.

Altrettanto si meraviglierebbero gridando al miracolo quanti per secoli hanno navigato: in mare, in terra e infine in cielo. Quella meraviglia, si sa, non è più accettabile oggi. E' infatti dal 1986 che progressivamente si è reso disponibile quel sistema di navigazione la cui precisione è subito diventata un mito: il "GPS", Global Positioning System.

Grazie ad una costellazione di 24 satelliti in orbita a 20.800 chilometri attorno alla Terra, ad alcune stazioni di monitoraggio e ad un ricevitore di dimensioni contenute, esso ci consente - come è noto - di conoscere le coordinate geografiche e l'altitudine di ogni punto: non solo sulla superficie del globo, ma anche nello spazio atmosferico.

Il tutto con un'accuratezza che il proprietario della rete satellitare, e cioè il DoD (Department of Defense) degli Stati Uniti, può volutamente variare per motivi strategici, ma che comunque garantisce al 99 per cento di trovarsi sempre entro 100 metri dalla posizione indicata.

Sbalorditivo. Il segnale proveniente dai satelliti può naturalmente essere ricevuto da chiunque, civile o militare, abbia un ricevitore. E' così che nei più recenti conflitti in Medio Oriente, uomini di Forze di terra isolati nel deserto hanno potuto riportare la pelle a casa.

Il principio su cui si basa il funzionamento dell'intero sistema risiede nella misurazione esatta della distanza che intercorre tra i satelliti e il ricevitore. Ciò avviene (lo ricordiamo a beneficio dei pochi che non l'avessero presente) considerando che ogni satellite trasmette in due modi. Il primo, accessibile a tutti, consente di determinare la nostra posizione con un'approssimazione di 100 metri; il secondo, accessibile solo ai militari, permette di trovarsi entro soli 18 metri dalla posizione reale.

Detta cosi sembra l'illustrazione "calligrafica" di una grande realizzazione. Ma c'è molto di più. La sua ricaduta, infatti è, ancora al momento, incalcolabile per l'aeroplano. Il GPS, insomma, è molto più che un'innovazione nella navigazione aerea: è una progressiva rivoluzione, in cabina di pilotaggio e a terra. Con vittime illustri di cui si seguita a parlare nelle Scuole di Volo: VOR, DME, ADF e via dicendo.

Quante e quali informazioni ci può fornire il sistema? Brevemente sia con il portatile che con il tipo fisso installato nel pannello portastrumenti, è possibile distinguere tra due tipi di rappresentazione della posizione: con un display che con altri dati indica le coordinate geografiche e un indice di deviazione di rotta; o con un piccolo schermo, su cui appare l'aeromobile sotto il quale scorre una mappa con radioassistenze aerovie, aeroporti ecc. (o anche una mappa cartografica con fiumi, strade e via dicendo).

Si possono inserire o ottenere le coordinate di qualsiasi punto verso il quale ci si voglia dirigere (Waypoint), conoscere la rotta per dirigere verso un waypoint (bearing), la nostra distanza da esso (distance), la velocità al suolo (cioè la ground speed), il tempo stimato per raggiungere il punto desiderato (ete), il vento, l'angolo di deriva, l'angolo di prua, la rotta desiderata (cioè quella che unisce due punti, desidered track), l'angolo di rotta che l'aereo in quel momento sta seguendo, lo scostamento laterale dalla rotta, in miglia o chilometri. Praticamente quasi tutto di ciò che serve.

Constatato ciò, è logico pensare ad un progressivo smantellamento delle strutture a terra, ossia di quei radiofari che per decenni hanno tracciato sentieri invisibili diligentemente seguiti dagli aeroplani in tutti i cieli. Le stazioni Omega, il sistema di navigazione a lungo raggio studiato dagli USA verso la fine degli anni Sessanta, sono intanto già state spente: non si è ritenuto utile cercare una qualche integrazione con il sistema GPS.

Il sistema Loran, ancora funzionante, è di incerto destino: si sta studiando, ancora negli USA, una sua eventuale integrazione con il GPS, al quale si dovrebbe sostituire in una eventuale emergenza (o porsi come complementare rispetto ad esso nei periodi dei giorno durante i quali le posizioni reciproche dei satelliti non consentono la migliore geometria, e quindi accuratezza).

Per quanto riguarda invece le stazioni VOR, NDB, TACAN, DME, si stima di eliminarle entro il 2010. Qualche anno di vita in più avranno i trasmettitori degli ILS: bisognerà garantire una ancora più alta affidabilità e superiore accuratezza del sistema GPS.

A questo riguardo si sta sviluppando la correzione differenziale, realizzabile mediante stazioni a terra i cui computer, conoscendo la propria esatta posizione, sono in grado di quantificare continuamente con grande precisione la somma degli errori contenuti nel segnale di ogni satellite. Ritrasmettendo questa informazione ai ricevitori presenti nella stessa area, si può essere in grado di stabilire la propria posizione addirittura al centimetro: qualcosa di "mostruoso".

Dopo riusciti esperimenti l'Icao e la Faa hanno stabilito che il GPS, eventualmente integrato dall'equivalente russo Giona, e con una serie di stazioni correttive e satelliti geostazionari, diventerà l'unico sistema di navigazione globale utilizzabile in qualunque fase dei volo. Da questo ha avuto origine il progetto GNSS (Global Navigation Satellite System) che sarà ultimato quando a livello mondiale saranno pronte le strutture per la navigazione con un unico apparato.

Quanto cambierà per il pilota è intuibile, tenuto anche conto che una porzione dei segnale di ogni satellite può essere riservata al trasferimento dei dati (autorizzazioni degli enti di controllo, bollettini meteo, parametri di volo, che rilanciati agli autopiloti degli altri aerei presenti nella stessa area possono far intraprendere le manovre volte alla separazione dei traffico senza intervento dei controllore).

Un futuro prossimo con un pilota inerte a bordo? E' sperabile che al contrario aumentino la sua capacità e la sua consapevolezza. Il pilota deve essere aiutato a discernere, e a non perdere mai di vista le priorità dei volo. Ovviamente anche dal cruscotto degli Aerei Scuola spariranno i vari VOR, ADF, DME per essere sostituiti da uno schermo multifunzionale.

Si andrà verso una graduale semplificazione dei cockpit, già avvenuta nell'aviazione commerciale. Va da se però che la Scuola dovrà ancora seguitare ad insegnare i "fondamentali" della navigazione e radionavigazione. Dunque esisteranno sempre i QDR e i QDM, anche se riferiti ad un Waypoint anziché ad un VOR o un NDB.

Per tempo andranno rivisti programmi e i temi di insegnamento, da rendere anche flessibili per ridurre fino ad annullarlo, il "gap" tra preparazione scolastica e realtà del mondo del lavoro.

(a cura di Stefano Stagnaro, Istruttore di volo in USA e in Italia)
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Ma se il GPS fa Pufff...

Diciannove Giugno 1993:
una data difficilmente dimenticabile per il sottoscritto.

Quel giorno, io e l'amico Fabio Repetto (attuale Presidente dell'Aeroclub di Genova), decidemmo di fare un volo tutt'altro che semplice: andata e ritorno Genova-Parigi interamente VFR con un "vecchio" S205 fornito di tips alari. Il volo venne preparato minuziosamente a tavolino; per rendere le cose più semplici decidemmo di usare anche il GPS di Fabio.

Andò tutto molto bene, anche se non avevamo fatto i conti con un bel fronte nuvoloso che ci costrinse a terra una volta giunti a Parigi, per un paio di giorni. Poi il ritorno che ricordo benissimo. Tempo nuvoloso, ma accettabile per chi, come il sottoscritto, era reduce da infiniti allenamenti in IMC. A bordo oltre il GPS di Fabio, avevamo un VOR ed un ADF.

Eccoci dunque al ritorno: 21 Giugno 1993. Decollo da Parigi con Fabio che, osservando il cupo delle nubi, mi mostra il GPS dicendomi che quello sarebbe stato il nostro grande aiuto. Nessuno poteva immaginare cosa sarebbe successo poco più tardi.
Circa 15 minuti dopo il decollo, infatti, il GPS fece "Puff", e "ciao cara". Quando la tecnologia ti "molla" non hai altre alternative che ricorrere al tuo sapere "classico" quello per cui gli Istruttori si sgolano a non finire durante li corso che porta al conseguimento del brevetto.

E quanto ci toccò fare. Situazione dopo poco più di un'ora di volo, infatti: pioggia a catinelle, turbolenza anche se non fortissima, visibilità scarsa, Ago dell'ADF impazzito per le numerose scariche dei fulmini che tutt'intorno ci tenevano compagnia. Che allegria! Non potevamo neppure tornare indietro, visto che il fronte si era serrato alle nostre spalle.

Unica alternativa quindi, proseguire. Bene, decidemmo con calma di fare un "vero" VFR, come mai prima di allora: bussola, orologio, cartina, stimati il più possibile precisi. Avevamo preso quella condizione in maniera positiva, come se stessimo sostenendo un esame di navigazione. Intanto, per colmo di sfortuna, anche il VOR aveva cominciato a diventare inattendibile (ma la cosa ormai non poteva spaventarci più di tanto... avevamo la bussola).

Per farla breve superammo quella caterva di pioggia, turbolenza e fulmini navigando alla vecchia maniera. Arrivammo a Genova solo il giorno seguente, dopo aver deciso un pernottamento nella vicinissima Cannes: la stanchezza per un volo così impegnativo, oltre allo scadere delle effemeridi, ci consigliarono una tappa.

Quel volo ci insegnò sicuramente una cosa: che la tecnologia d'avanguardia, come il GPS, è utile al Pilota; ma il Pilota che confida solo in essa, può trovarsi a mai partito in caso di anomalie.

Quindi ben venga tutto il nuovo, ma vediamo di non scordarci perché il nostro Istruttore si premurava tanto di insegnarci ad usare soltanto bussola, cartina ed orologio.

Navigate gente, navigate...

(a cura di Giancarlo Pisano, Pilota Formatore Nazionale)
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