"El tiempo es una ilusión": Tu móvil fallaría si no aplicara la teoría de la relatividad de Albert Einstein cada segundo
El GPS demuestra que la teoría de la relatividad de Einstein funciona en la vida real, aplicada en el dispositivo que casi todos llevamos en el bolsillo sin saberlo.
El GPS de tu móvil no es solo la flecha azul que se mueve en Google Maps o en Apple Maps. Sino que es la infraestructura que sostiene decenas de apps que usas cada día sin relacionarlas con la navegación por satélite.
Pedir un Uber, geoetiquetar una foto en Instagram o rastrear un paquete de Amazon depende de que unos satélites a 20.000 kilómetros de altitud sepan con precisión de nanosegundos qué hora es en cada momento.
Sin embargo, hay un problema físico fundamental que haría que ese sistema acumulara errores de kilómetros en cuestión de horas si nadie lo corrigiera.
Ese problema lo describió Albert Einstein hace más de un siglo en su teoría de la relatividad, y donde la solución lleva décadas integrada en cada receptor GPS del planeta, y tu móvil la aplica sin que lo notes cada vez que abres una app de localización.
El GPS trabaja en muchas más apps de las que imaginas
Más allá de los mapas, el sistema de posicionamiento opera en segundo plano en una parte enorme del ecosistema de aplicaciones. Las plataformas de transporte como Uber lo usan para calcular rutas y asignar conductores en tiempo real.
Apps de deporte como Strava o Garmin Connect registran cada kilómetro con precisión gracias a él. Redes sociales como Instagram o Snapchat lo aprovechan para geoetiquetar fotos y contenidos.
Las llamadas de emergencia al 112 transmiten coordenadas GPS automáticamente, y apps como Buscar mi iPhone localizan dispositivos usando esa misma señal.
Significa que, sin GPS funcionando con precisión, toda esa capa digital deja de ser fiable. La constelación GPS está formada por 31 satélites que orbitan a unos 20.000 kilómetros de altitud, viajando a cerca de 14.000 kilómetros por hora.
Cada satélite lleva a bordo relojes atómicos de alta precisión que emiten de forma continua señales de tiempo. El receptor del móvil capta esas señales desde varios satélites a la vez y, comparando los tiempos de llegada de cada una, calcula su posición por triangulación.
Para que ese cálculo sea útil, los tiempos deben coincidir con una precisión de entre 20 y 30 nanosegundos. Por ello, cualquier desfase mayor convierte la posición calculada en un dato inutilizable.
El tiempo no transcurre igual en todas partes
Albert Einstein demostró que la velocidad a la que transcurre el tiempo no es constante: depende de la velocidad a la que se mueve un objeto y de la intensidad del campo gravitatorio en el que se encuentra.
Los satélites GPS están sometidos a dos efectos que actúan en sentidos opuestos. Por un lado, la relatividad especial establece que, a mayor velocidad, el tiempo se ralentiza; a 14.000 kilómetros por hora, los relojes satelitales se atrasan unos 7 microsegundos al día respecto a los de la superficie terrestre.
Por otro lado, la relatividad general indica que a menor gravedad, el tiempo avanza más rápido; a 20.000 kilómetros de altitud, esos mismos relojes se adelantan unos 45 microsegundos al día.
El resultado neto es un adelanto acumulado de 38 microsegundos diarios en los relojes de los satélites frente a los receptores en tierra.
Lo que pasa cuando no se corrige ese desfase
La señal GPS viaja a la velocidad de la luz, unos 300.000 kilómetros por segundo, de modo que un error de tiempo diminuto genera un error de posición enorme.
Con un desfase de 38 microsegundos sin corregir, el sistema derivaría unos 600 metros en el primer minuto, más de 36 kilómetros tras una hora y cerca de 800 kilómetros de error acumulado al final del día.
El GPS necesita trabajar en el rango de los nanosegundos para ser útil; ese desfase relativista supera ese margen más de mil veces, por lo que el sistema dejaría de funcionar en pocas horas.
Esta corrección se aplica en tres niveles distintos. Antes de lanzar cada satélite, sus relojes atómicos se calibran deliberadamente para que funcionen a una frecuencia ligeramente inferior a la nominal, concretamente a 10,22999999543 MHz en lugar de 10,23 MHz, de forma que el adelanto relativista que acumularán en órbita quede compensado desde el principio.
Una vez en funcionamiento, una red de estaciones de control distribuidas por todo el planeta monitoriza continuamente los satélites, calcula cualquier desfase residual y envía correcciones periódicas al software de cada uno.
El tercer nivel está en el propio móvil, donde el chipset GPS aplica ajustes en tiempo real a partir de los parámetros de corrección relativista que los satélites incluyen en su señal de navegación.
Esto significa que la relatividad de Albert Einstein está activa cada vez que abres una app de navegación y sin su teoría probablemente el GPS no funcionaría.