Del progreso científico al desarrollo tecnológico, del desarrollo tecnológico al progreso científico: el GPS como caso de estudio

DEL PROGRESO CIENTÍFICO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO, DEL DESARROLLO TECNOLÓGICO AL PROGRESO CIENTÍFICO: EL GPS COMO CASO DE ESTUDIO UNAI ETXEBARRÍA Müns e (Alemania) Resumen. A a és de Ja exposición de la his o ia y ca ac e ís icas écnicas del GPS (Global Posi ioning Sys em), y des acand o esencialmen e l os e ec os as ociado s a la ela i idad especial, se mues a la in e acción e n e el p og eso cien í ico y la inno ación ecnológica, y especí icamen e la adopción de es a nue a ecnología po pa e de la co mun i dad geodé ica. En cla o pa alelismo con la e al uac i ón de p opues as cien í icas se a gumen a á cómo la elección de al ecnología ha si do ealizada den o de un ámbi o especí ico de aplica- ción en elaci ón a una plu alidad de a lo e s que comp ende c i e ios in e - nos como el de e iciencia y es abilidad, así como o os ex e nos, ales como anspo abilidad o económico, pe o que han de se con emplados como un conjun o pa icula y dinámico en el que es la in e acción en e los di e en es alo es la que de e mina Ja nue a écnica como p e e ible sob e o as, de modo que en e a Ja maximización de un alo , la e iciencia, concu e una a moni- zación de los di e en es alo es. Abas ac . By conside ing he his o y and he e ch nological ai s o GPS (Gl oba l Posi ioning Sys em), and pa icula !y by emphas i zing he e ec s associa ed wi h special ela i i y, he in e ac ion be w ee n scien i ic p og ess an echnological inno a ion can be seen , speci ically as ega ds he use o his new ech nology by che geode ic communi y. In a clea pa allelism wi h he assesmen o scien i ic p oposals, his a icle examines how he choice o hi s echno l ogy ha s b ee n made in he i eld o applica ions ela ed o a plu ali y o alues which emb ace in e na) c i e ia such as e iciency a nd s abili y, and ex e na) c i e ia as well, such as a nsp o abili y o economic alues. H owe e , he se alues mu se be conside ed a pa icual and dynamic whole in which he in e ac ion among h em de e mines ha he ne w ec hnique can be p e e able o o h e one, in such a way ha , acing o he maximiza ion o a alue, o example e iciency, a ha moniza ion o di e en alues akes place. A gum e n os de Ra zó n Técn ca, N" 4 (2001) pp . 83· 116 84 UNA! ETXEBARRÍA INTRODUCCI ÓN Uno de los sis emas céc nicos más ecien e s y de mayo impac o social y eco nómi co en es e inal de siglo, pe o cuyas consecuencias úl im as en ambos casos es án m uy lejos aún de se conocidas, es el si s e ma GPS. De ambos impac os se hacía eco ecien emen e un p e ió - dico de i ada nacional, en el cual se anunciaba la posible ins alación del GPS en axis de Mad id, 'así, en caso de eme ge ncia o ag es ión , el co nduc o pod á indica su posición exac a a la policía en se gundos ', añad iend o a con inuación que 'el a nun cio de qu e la Comunidad de Mad id ins ala á GPS en lo s 16.000 axis ma d il eños ha abie o una gue a en las emp es as p i adas qu e dis i buye n es e sis ema'. El Sis e ma de Posicionamien o Global (GPS) es un complejo si s e - ma ecnológico, nacido a la e a de la gue a ía y den o de los gas- os dedi ca dos al es u e zo mili a y espacial; sec o es que dom ina on la I+D de los EEU U du an e los año s sesen a. Desd e un pun o de is a de la inno ación ecnológica 1, la co n luencia de di e en es p og amas cien í icos y e cn oló gico s, en e 1955 y 1970, como la in ención de di e en es disposi i os de esonancia a óm ica pa a la medición del iem- po y elojes a ómicos, la c eación de edes mundi ales de di usión de se ñales y seguimi en o de sa éli es, o los p og ama s de sa éli es como Ti os, Tels a o Echo, u e on los an eceden es imp escindibles pa a el u u o GPS. En de ini i a, el p incipal ac o qu e encon amos en el desa ollo de l as di e en es ecnol og ías y éc nica s, ue la u gen e n ece- sidad de co n a con sis emas de ans e encia, medición y sinc onización del iempo, indispensables pa a ll e a a cabo p og amas espaciales como ue a el caso del Apolo. [Coope - Chi 1979). La c eación de sis emas de sinc onizaci ón de al a p ecisión so b e g andes dis ancias, al y c omo se hacían necesa ios, ex igía la apli cación de co ecci one s en la med ición del iempo de ca a a da cue n a de e ec os mé icos debidos p incipalmen e a la elocidad ela i a y a la di e encia de los po e nciales g a i a o ios en e d os pun os que h an de se em po almen e coo din ados . Ambos e ec os son p edi chos po la 1 Al e e i m e a · inn o ació n·, no h ago uso de su si gni icado éc ni co, p i ncip almen e en eco nomía, y so b e odo desde Sch umpe e , co mo ·c ea ci ón de una nue a unción de p oducción•, es o es, com o la ans o mación de una in ención en un bien de u ílid ad social y come cial, sino qu e c on e ll a designo cualquie •Cos a nu e a· en ciencia o ec nología, no hacien do dis inc ión en consec ue ncia de Ja ·in ención•. Vé as e [Ru an 1 9591. DEL PR OG RESO CIENTÍFICO AL DESARROLLO TECN O LÓGICO ... 85 eo ía de la ela i idad. En conc e o, la eo ía especial de la ela i idad desc ibe las an o maciones necesa ias pa a la s medic ion es en e do s sis emas en mo imien o ela i o uno es pec o d el o o. Mi en as qu e la ela i i dad gen e al se ex iende a odo mo im ien o posible, y no só lo a la eloci dad uni o me en e dos sis emas ine ciales, incluyendo ademá s los e ec os de la g a edad. De es e modo, la nec esidad de un buen conocimien o y co mp ensi ón de lo s e ec os ela i is as, jun o con la di spo nibilidad de la ecnol ogía que ue gene ando la implemen ación de di e en es p og amas ecnocien í icos, y que p opo cionó la ins u- men ac ión ne cesa ia, impulsó la ea lización de expe imen os de con as ación m ás so is i cados y exac os en o no a las p e diccion es ela i is as, an o de la ela i idad especia l como de la ge ne al, expe i - men os que sob e odo se ealiza ían en los años se en a. A su ez es os expe imen os co obo ab an las p edicciones eó icas ela i is as con una exac i ud y p ecisión c ecien e, in c emen ando la iabilidad neces a ia en un a eo ía que juga ía un des aca do pape l en la cons ucción de la nu e a ecnología. No en ano, un aspe c o impo an e ace ca de la ap licaci ón del conocimien o cien í ico en la cons ucción de ecnologías es que la ealización de un p o yec o ec nológi co ha de se sob e o do s egu o y digno de con ianza. Es a cond ición e xcluy e po egla ge ne al de la p ác ica ecnológica, aunque no de la in es igación ecnológica, aque- llas eo ías que no han sido su icie n emen e co obo adas [Bunge 1974, 381. En o as palab as, en e cno logía p ima, en elaci ón a la ciencia, el uso del conocimien o comp obado que , a ún sie nd o si emp e susce p i- ble de discusión, p opo ciona una seg u idad más allá de oda duda . En la s páginas siguien es se abo da á la cues ión de la s in e acciones en e el p og eso cien í i co y la inn o aci ón ecnológica, a la luz del ejemplo que nos p opo ciona el GP S. Pa a ello, en el p im e pu n o se da án las ca ac e ís icas écnicas y es u c u ales básicas del GP S, y se condensa á la his o ia del p og ama. Los pun os segundo y e ce o mos a án los p incipal es e ec os de la ela i idad especial que h an de en e se en cuen a pa a que el sis ema cu mpla los equisi os de exac i- ud y p ecisión necesa ios, de modo que el sis ema uncione de o ma e i caz y e icien e. El siguien e pun o e leja á, en e las innume ables á eas de ap licación del GPS , la as ce ndencia que ha enido es e sis e- ma en la geodesia, co mo nue o ins umen o cien í ico. Finalmen e, se e xpo nd án a la luz del caso es ud i ado, al gunas cons i de ac i ones axiol óg icas en o no al p og eso cien í ico y la elección de sis em as ecnológicos. 86 UNA! ETXEBARRÍA l. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLO BAL . NAVSTAR - GPS El GPS puede de ini se como un sis ema de adiona ega ción ba- sado en sa éli es q ue p opo ciona una p e ci sa in o mación sob e la posición idimensional, la el ocidad y el iempo (c onológic o) en cual- quie pun o de la Tie a ( ie a, ma y ai e), du an e las 24 ho as del día a su usua io; co nsis iendo en una cons elación de 24 sa éli es (21 sa éli es p incipales y 3 de ese a)2 ci culando en 6 planos ó bi ales, con cua o sa éli es po plano , a 20.200 km de al i ud sob e la supe i- cie e es e y co n un pe íodo o bi al de 12 ho as3. El p incip io undamen al de na egación se apoya en la me dición de los llamados seudoa lc ances (pseudo anges) en e el usua io y 4 sa- éli es. De en e es os, es p opo cionan la lo calización espacial, mi en- as que el cua o es necesa io dado que el GPS unciona median e una écnica unidi eccional (de sa éli e a an ena e ce p o a ) y, en consecue n- cia, el eloj del usua io no se encuen a sin c o nizado con el eloj del sa éli e. Es e e o de sinc onización es el mo i o del é mino se udoalcanc e. El sis ema comple o co ns a así de es s ec cio nes (segmen s), la sección espacial (space segmen ) co n los sa éli es ac i os, la sección de co n ol (con ol segmen ) pa a el co n ol del sis ema y del i empo, y p edición de las ó bi as, cuyo cen o p incipal se encuen a en Boulde (Colo ado), y, inalmen e, la sección del usua io (use segmen ), con los di e en es ecep o es. En elación a su hi s o ia, és a pu ede co ndensa se en los s iguien- es pun os [Baue 19 97, 151-3). A pa i de 1964 la ma ina de los EEUU co menzó a de sa o ll a un sis ema de posicionamien o basado en sa é li- es den omin ado TRANSIT . Es e sis ema enía co mo inalidad p incipal me j o a la na egación y posicionamien o de la lo a de sub ma inos Pola is, y con ello aumen a su e icacia. Las limi aciones de es e sis e - ma, que aún pe man ece en uso, (po ejemplo, la localización no podía se pe manen e y esul aba poco p ecisa cuando los subma ino s se encon aban en mo imien o), p o ocó el desa ollo de do s nue os p o - yec os que ca ecie an de los incon enien es que habían hecho del p o- Ac ualme n e son un o al de 28 sa éli es. 3 Exis e su equi alen e uso llamado GLONASS cuya his o ia y con igu ación esul a pa alela en muchos aspec os al sis ema no eame i cano GPS. De hecho, algunas emp es as come cializan equipos ecep o es u ilizables pa a ambos sis emas. DEL PROGRESO CIENTÍFICO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO ... 87 g ama o iginal un sis ema con una e iciencia muy me mada. Po un lado, el si s ema bidimensional TIMAT.ION, desa oll ado po la Ma ina, y, en segundo luga , el sis ema idimensional, Sys em 621 B, de las Fue zas Aé eas. Al poco de come nzados ambos p oye c os, sin emba go, el Mi- nis e io de De ensa op ó po uni ica ambos sis e ma s con el in de economiza gas os dando nacimien o el 17 de ab il de 1973 al sis ema NAViga ion Sa elli e Timing And Ranging -Global Po si ioning Sys em, ab e iadamen e conocido como GPS [Baue 1997, 151-3]. Muy esquemá icamen e, su cons ucción puede esumi se en es ases: P ime a ase (1974-1979) : ase de comp obación. Se ll e a a cabo la ase de p uebas en la que se ealizan di e en es ensayos ex- pe imen ales sob e el uncionamien o de sa éli es, con cuya ayuda se comp ueba el alo mili a del sis ema y la alidez gene a l del mismo. El p ime sa é li e se ía lanzado el 27 de junio de 1977. - Segunda ase 0978-1985) : ase de desa ollo. Los p incipales ob je i os ue on el de p o undiz a en el de sa o ll o écnico del si s ema, y el l anza mien o de nue os p o o ipos de sa é li es. -Te ce a ase (1985-1995) : ase de cons ucción. Se comple a p o- g esi amen e el sis ema de sa é li es , siendo uncional el p ime bloque de sa éli es en eb e o de 1989. El 17 de julio de 1995, es conside ado el sis ema plenamen e ope a i o, '. .. el día de hoy la cons e lac ión de sa éli es del Sis ema de Posicionamien o Glo- bal ha sa is echo odos los equisi os de Capacidad Ope a i a Comp le a'. [Fue zas Aé eas de los EEUU. Ci ado en Baue 1997, 1531. La u ilización mili a de la secc1on espacial ue pues a a p ueba du an e la ecien e gue a de l Gol o en 1990-1991, en la que du an e l as úl imas ases de la gue a (además de o os sis emas de sa éli es) se emplea on de 15 a 16 sa éli es GPS [Pike-S ambl e 1992, 1 77). Como en a n a s o as inno aciones ecnológicas mili a es su u ili- dad en el mundo ci il ue ápidamen e ad e ida. En es e sen ido, el GPS se su ma a la la ga lis a de inno aciones ecnológicas que si endo desa olladas bajo los auspicios mili a es han sido ans e id as al mun- do ci il como los o denado es, el sona , el ada , los a iones a eac - 88 UNA! ETXEBARRÍA c1on, los insec icidas, los ansis o es, la ene gía nuclea , el humilde bolíg a o, o el sis ema In e ne , en e los múl iples ejemplos que pue - den ci a se4• En el caso del GPS, su paso al mundo ci il u o en e o os mo i os el de ibo del uelo 007 de las Lín e as Aé eas de Co ea en sep- iemb e de 1983 po los sis emas de de ensa aé ea de la ex in a Unión So ié ica, lo que m o i ó que el p es iden e Reagan anun cia a en 1984 el ac ce so de una pa e de las capacid ades de na egación p o po ciona- da po el GPS a la co munidad ci il , co n la inalidad de e i a u u os e o es de na egación, como el que lle ó al uelo co eano a pene a el espacio aé eo so ié ico [Lewis 1996, 487 )5. En pa icula , el GPS p opo ciona así dos se iciós di e en es. Po un l ado, el Se icio de Posicionamien o P ec iso (P ecise Posi ioning Se ice, PPS) pa a uso mili a y pa a de e min adas agencias gube namen- ales, y el Se icio de Posicionamien o Es ánda (S anda d Posi io ning Se ice, SPS) d es i nado a la c omunidad ci il. El PPS, p op o ciona una exac i ud de al menos 22 m en el plano ho izon al, 27,7 m en el plano e ical, una exac i ud de ans e encia empo al UTC (Tiempo Uni e sal Coo dinado) de 200 nanosegundos , y una exac i ud en la medición de la elocidad de 0,2 mi s. El acceso a es e se icio es a con olado a a és de dos sis emas c ip og á icos, deno ados como An ispoo ing (AS), mecanismo que us a c ualquie in en o po pa e de un ad e sa io de eplic a y ansmi i di e en es da os con la inalidad de engaña al usua io, y Selec i e A ailabili y (SA), que hace luc ua el egis o del eloj del sa éli e co ompiendo así la exac i ud del iemp o de ansmisión desde el sa éli e, y p o o c ando además e o es en el pa áme o de da o s de na egación. Los usua ios del PPS eliminan l os e ec os de SA median e c ip og a ía. Po con a, Ac e ca de Ja ans e encia de ecnología mili a a la ci il , p uede n e se l os m1 bajos ecogidos en la exce l en e ob a de [M. R oe Smi h (Ed), 19 87 1. 5 Cla o es á , la ans e encia de ecnología mili a al mundo ci il, no bene icia única men e a és e úl imo, sino que en úl ima ins an cia e o na al mund o mili a , y no so lo económicamen e, sino am bién en o ma de p oduc os eu ilizables. De h ec ho, el dé ici de equipami en o mili a du an e la gue a del Gol o ue sa is echo median e la com p a a emp esas y la u ili zación de equipam ie n o ci il es ánda . Así, los menos de 2.000 ecep o es mili a es disponibles a comienzos de la gu e a en agos o, se a umen a on en e 3.000 y 5.000 ece p o e s come ciales a comienzos de ene o de 1991, e igualmen e el g u eso de e minales de los sa éli es u ilizados po las ue zas e es es no e an mili a es sino e lé onos que u ilizan el sis ema In na sa (ci il) pa a com unica se; en o al , un 30% de las comu nicaciones de la A mada du a n e la gue a ue on a a és de sis e mas come ciales ci il es [Pike • S a mble 1992, 179]. DEL PROGRESO CIENTÍFICO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO . .. 89 el se icio SPS es a abie o sin es icciones a cualquie usua io, p o e- yendo de una exac i ud de 100 m en el plano ho izon al, 156 m en el plano e ical, y 340 ns en el iempo [Kaplan 1996, 4-5) . T as la gas ges iones y negociaciones, la delimi ación y cla i icación de la disponibilidad, así como del uso ci il y mili a del sis ema, ha encon ado un p o isional pun o inal en la publicación de la o de n p esidencial de Clin on, echada el 29 de ma zo de 1996, sob e la u i - lización del sis ema GPS. En ella se es ablecen los siguien es ob je i os del sis ema GPS: [Mülle -Lechne 1997]: -Re ue zo y sal agua da de la segu idad nacional de los EEUU. -Fomen o de la acep ación y de la ul e io u ilización del GPS con inalidades pací icas mundiales -Es imulación de las in e siones del ámbi o ci il, o bien, de Ja u ilización de la ecnología GPS de Jos EEUU. -Fomen o de la seg u i dad y e iciencia en los an spo es. Aumen o de l as capacida d es cien í ico- écnicas de Jo s EEUU. Asimismo especi ica las unciones del Depa a men o de De ensa, cuya obligación se á, Financia y ges iona el sis ema GPS o iginal (secciones espa- cial y de con ol). Ga an iza un Se icio de Po s icionami en o Es ánda (SPS) y un Se icio de Posicionamien o P eciso ( PPS). Con ola los e ec os del GPS/DGPS en la segu idad nacional. -Desa olla los p ocedimien os y ecnologías necesa ios pa a im- pedi localmen e una u ilización hos il del GPS/DGPS. Y jun o a odo ello, -Aseg u a se de que las Fue zas A madas de l os EEUU p o egen las en ajas mili a es [del sis ema sob e las ci iles ]. Y, en is a de ello, ocupa se de que la u ilización ci il no sea pe u bada más de lo debido. 90 UNAIETXEBARIÚA 2. PROCEDIMIENTOS DE SINCRONIZACIÓN. TIEMPO COORDINADO El iempo GPS es el ejemplo más cla o de iempo coo d inado . Un sis ema de iempo coo dinado se de ine como un conjun o de elojes espacialmen e dis ibuídos, sinc onizados median e el anspo e len o (en compa ación con la elocidad de la lu z) de elojes o median e se- ñales elec omagné icas, con alo es ajus ados que posibili an man ene la sinc onizac ión 6. Pa a ob ene un sis ema de iempo coo dinado se p o ce de del siguien e modo [Ashby-Allan 1979, 650. Ashby 1994, 512]: a) Imagínese un sis ema de e e encia ine cial local (no en o a - ción) no a ec ado po el mo imien o o a o io de la Tie a , y con o igen en el ce n o de és a. En es e sis ema de e e encia, den ominado Ea b Cen e ed lne ial F ame (ECI), se encuen a dis ibuído un conjun o de elojes es ánda , sinc onizados en e sí median e señales elec omagné icas. b) In odúzcase, a con inuación, un conjun o de elojes es ánda dis ibuídos alea o iamen e sob e la supe icie de la Ti e a (u o bi ando sob e ella). A cada uno de es os elojes se le aplica un conjun o de co ecciones sis emá icas, al que a cada ins an e, cada eloj en es e sis ema es sinc óni co con los elojes es ánda ic icios en ep oso del sis ema ECI. Es e conjun o de elojes es ánda co egid os se man end án en iem po coo dinado. Es o es , el iempo coo dinado equi ale al iempo medido po elo- jes es ánda en el sis ema ECI. Ti empo p opio Compu ación Po siciones, elocidades Tiempo coo dinado Fig. J. Ob ención de iempo coo dinado [Ashby -Allan 1979, 651 ). [Ashby-Allan 1979, 649). Es a es la e e encia p incipal pa a el es udio de l os m é odos de sinc onización y p oce dimien os de c onome aje, con de allados análisis eó icos ace ca de las implicacio ne s p ác icas de los e ec os e la i is a s y nume osos ejemplos expe imen ales ele an es pa a la i mp lemen aci ón de un sis ema de i emp o coo dinado. DEL PROGRESO CIENTÍFICO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO ... 91 La posibilidad de ealiza el conjun o de co ecciones sob e los egis os de iempos p opios que pe mi en c ea el sis ema de iempo coo dinado iene dada po la ela i idad gene al. Así, el GPS es p inci- palmen e una aplicación de la eo ía de la g a i ación [Alley 1994, 129]. Es ablece un sis ema que eúna las ca ac e ís icas nece sa ias, de modo que no exis an disc epancias en los egis os, o que las posibles disc epancias sean co egibles, eque i á po an o ene en cuen a e ec- os ela i is as debido s a la di e encia de po encial g a i a o io, pe o ambién, e ec os debidos a la elocidad de los elojes, an o en los sa- éli es como en Tie a, y a la elocidad de o ación de es a úl ima. Es aquí en donde se hace necesa io da cuen a de los esul ados que p e- dicen la ela i idad especial y gene al. Quizás po ello el ísico Neil Ashby, uno de los p incipales expe o s en el es udio de los e ec os ela i is as aplicados a sis emas de na egación , geodesia y me ología, ha a i mado que , ·El mejo ejemplo exis en e de un sis ema de ingenie ía en el cual la ela i idad ep esen a un papel esencial es el GPS·. [Ashby 1994, 5111. La ela i id ad es, en consecuencia, además de una eo ía ísica undamen al, un campo de in es igación aplicada de p ime o den en la ac ualidad, algo que el Depa amen o de De ensa no eame icano ya alo ó a pa i de inales de los años cincuen a apoyando la in es igacion so b e la g a i ación, con el pun o de mi a pues o en la cons ucción de sis emas de na egación an es ci ados, y que luego da ían como e - sul ado el GPS. Así, quien en 1956 se unie a al Labo a o io de Física Gene al pe enecien e a los Labo a o ios de In es igación Ae onaú ica, ]oshua N. Goldbe g, esc ibió, ·E l D . Max Sc he be g, un ma emá ico que e a el in es igado p incipal en el ARL [Labo a o ios de In es igación Ae onáu ica] decidió inicia el apoyo a la ela i idad gene al en la Uni e sidad de Indiana con Vacla H'la a y y en la Uni e sidad de Si acusa co n Pe e Be gmann. El enien e co onel que e a comandan e del ARL en onces, c eyó que un g an es ue zo de in es igación den o de la p opia casa que sup e isa a un p og ama de apoyo ex e no e a un impo an e medio pa a ene a las Fue zas Aé eas al an o de los nue os desa ollos cien(úicos y en posición de explo a la nue a ecnología. Po lo an o, animó a con a a a nue a ge n e pa a los 98 UNAJ ETXEBARRÍA siguien e moda8. C on sidé ense dos elo jes A y B si uados a una dis an- cia en e sí, L, med ible en p incipio me dian e el iempo qu e equie e un pulso de luz en comple a el ayec o A~B~A mul ipli cado po c/ 2 (pa a lo que esul a i ele an e la p esencia del eloj B). A con iuación se en ía una señal d es de el eloj A, en el iemp o A, al que el iempo eque ido po esa señal en eco e el ayec o de A a B esul a Uc . En on ces se conside a que el eloj B queda s in c o niz ado con el eloj A, si la señal llega en el iempo u, de e min ado po 6 = A + Ve. Es e p ocedimien o, co n oc ido co mo sinc onizac ión de Eins ein, y á li do pa a elojes en eposo en odo sis ema de e e encia in e cial, le pe mi ía así es able ce las elaci ones de sime ía y an s i i idad en e elojes sinc onizados. Aho a bien, en el caso de sis emas ace le ad os, y en G PS odo el sis ema se encuen a en o ación, la in de penden cia en el sen ido de sinc onizaci ón que se da en el p ocedimie n o de Eins ein, es o es , de A a B o de B a A, no es au oconsis e n e, y, sin emba go, la consis en- cia del si s ema es un equisi o básico. Es má s, si se sinc oniza A con B y B con C, en onc es A no es a á necesa iame n e s in c onizado co n C. Pa a el caso de sis emas de e e encia en o ación , com o es el de la Tie a, el p incipio de la co ns ancia de la luz p edice qu e la l uz, o cualquie se ñal elec omagné ic a, necesi a á un i empo di e en e en e- co e el mismo ayec o, bien qu e la seña l se p opague en la misma di ec ció n, o en la opues a, al sen ido de la o ación . Es e e ec o, ue pue s o de mani ies o en 1913 po el ísico an cés G. Sagnac, y co noci - do en co n sec uencia como e ec o Sagnac9. El e e c o Sagnac es a demás la hase del uncionamien o de los gi oscopios láse . El ísico Geo ges M.M. Sagnac (1869-1928), es aba in e esa do en la p opa gac ión de la luz en sis emas en mo imien o, y pa icula m en e en el e ec o de Fi ze au, conside an do a pa i de 1910 la posibilidad de u iliza un in e e óme o o a o io, obje i o qu e inalmen e lle a ía a cabo en 191 3. Básicamen e, el sis ema expe imen al u ilizado p o Sagnac co nsis ía en un in e e óme o cu ya o alidad de componen es se en co n- aban ij ados sob e una mesa o a o ia de 50 cm de diáme o con c ua - o espe j os dis ibuid os en su pe íme o, de modo que do s ha ces co n di ecciones opues as, o iginados a pa i de un único ayo de luz, ea- B Aquí se ha consi de ad o un p oced i mie n o equi a l en e al o igi nalmen e p opues o po Eins ein, en el cual la emisi ón de las señ al es se ea li zab a de sde un pun o equ idis an e a ambos e lojes. 9 A ce ca de l e ec o Sagn ac , éase (P os 1 9671. DEL PROGRESO ClENTiFICO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO ... 99 lizaban sendos ayec os poligonales, y cuyas anjas de in e e encia, una ez eunidos , e an ecogidas en una placa o og á ica. Una ez que odo el sis ema es pues o en o ación a una eloci- dad angula w ad /s, el desplazamien o de las anjas, D , co n espec o al desplazamien o en el caso del in e e óme o en eposo iene dado po , siendo A el á ea limi ada po el ayec o poligonal de l os haces. Mien - as que el in e alo empo al, an o en el sis ema es aciona io como en el o a o io, es, ó' = 4 oA / c2• Sagnac in e p e aba los esul ados sob e la base de un posible ' ien- o de é e ' y concluía que los alo es ob enidos es aban de acue do con la hipó esis de un é e inmo il elacionado con la exis encia de un sis- ema en eposo absolu o . Simpli icadamen e puede conside a se una ayec o ia ci cula . En es e caso si no hay ' ie n o de é e ' la elocidad ela i a en e el in e e óme o en o ación y los haces es de c±w , en unción de su sen ido a o able o con a io a la o ación y el iempo necesa io pa a comple a un ayec o comp le o se á 21 /(c± o ). De es e modo el in- e alo empo al en la llegada de ambos haces se á, (pa a p ime o - den de w /c), ó = 4m 2 / c2 = 4 oA / c2, que es el esul a do ob enido po Sagnac, y pa a quien esul aba indis- cu ible que su expe imen o e u aba la ela i idad especial. Sin emba - go , el expe imen o de Sagnac es pe ec amen e explicable en é minos ela i is as. Pa a Lange in y Pauli, el enómeno obse ado po Sagnac e a de p ime o den en u/e, y el desplazamien o e a p oduc o de la di e encia de las longi udes óp icas en e ambos haces; básicamen e e a el análogo óp ico del péndulo de Foucaul . En unción del p ocedimien o e in e p e ación de los esul ados de Sagnac pa ece cla a la simili ud exis en e con la compa ación de iem- pos en sa é li es geoes aciona ios, si se ob ian las di e encias ins u- 100 UNAI ETXEBARRÍA men ales y écnicas u ilizadas en es e segundo caso . Po lo an o si se necesi a una p ecisión de nanosegundos, no puede asumi se que la Tie a sea un sis ema in e c ial, al y como se desp ende de los esul a- dos que ob u ie on Ha ele y Kea ing en su conocido expe imen o de 1972. La posible di e encia obse ab le es la que ompe Ja ansi i idad del p ocedimien o de sinc onización de Eins ein, ansi i idad que es, sin emba go, absol u am en e necesa ia en cua lquie sis ema de al a p e- cisión de iempo coo dinado, como es el GPS. Po consiguien e, si en un sis ema de dos elojes dis anciados en- e sí sob e el ecuado e es e [Landau- Li shi z 1961, 281; Ashby 1994, 507] , se ealiza el p o cedimien o de sinc onizac ión de E in s ein suces i- ame n e a lo la go del ec u ado (siendo po lo an o la dis ancia en e ambos de 2nR), la disc epancia en e ambos elojes en iempo coo di - nado se á, o 2 oA ó: = - 2 d<I> = ± ---- cz c2 can idad que hab a de sus ae se o suma se al eloj, en unción de su mo imien o a a o o en co n a al de la o ación e es e. Aplicando al caso eal de la Tie a (Wi nkle 1991, 1036), y con los alo es, se ob iene , c = 2,9979245 x 108 mis 2 o /c2 = 1,6227 x 10-2 s/ m2 R - 6,378 x 106 m, 2 o~ ~ = ± --- -= ± - - - - "" ± 207,4 ns. c2 c2 Es deci , un eloj que ci cumna egue la Tie a en di ección Es e al ededo de l Ecuado egis a á un a disc epancia de 207,4 ns, con es- pec o a un eloj · ijo• en el o igen. Can idad que po an o hab á de añadi se al egis o inal1°. 1º Los pa ones uni e sales de sinc onización con l as co ecciones exac as a aplica ecomendadas po el CCDS (Comi é Consul i o pa a la De inición de l Segundo) y del CC IR (Comi é Consul i o In e nacional de Radio) son [Winkl e 1991, 1035-6]: DEL PROGRESO CIENTÍFICO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO ... 101 En el caso de la u ilización de sa éli es, como es el caso del GPS, la co ección a ealiza se á po supues o mayo ya q ue hab á de e- ne se en cuen a la di e encia de po encial g a i a o io (.:iU( )), pe o el p incipal componen e dis u bado es p o ocado po la o ación de la Tie a, o igen como hemos is o del e ec o Sagnac. La con i mación expe imen al de es e e ec o, an icipada ya po Ha ele y Kea ing, ue pos e iomen e ea i mada, pa a el caso especí ico de la compa ación de egis os de iempo median e sa éli es po Y. Sabu i [Sabu i e al. 1976], y po D.W.Allan, M.A.Weiss y N. Ashby [Allan-Weiss-Ashby 1985), me- dian e una a iación del expe imen o de Ha ele-Kea ing u ilizando se- ñales elec omagné icas, así como po D. W.Allan [Allan e al . 1985), al co mpa a los egis os GPS con los ob enidos median e el uso de elo- jes po á iles en e di e en es es aciones en la supe icie de la ie a. En esumen, si odas es as co ecciones no se lle asen a cabo, los e o es sis emá icos deg ada ían la o alidad del sis ema. Po ejemplo, la combinación de los e ec os ela i is as p oduci ían en los sa éli es un e o acumulado en un día de 39.000 ns en iempo o 12 km en la dis- ancia; en de ini i a, el sis ema esul a ía inse ible a e ec os eales. Un sis ema de las ca ac e ís icas y los cos es del p og ama GPS (12.000 millones de dó la es en 1994), y dadas su u ilidad mili a y ci il, obli- gan a que su uncionamien o es é s uje o a las p edicciones apo adas po el conocimien o que la ela i idad p opo ciona del mundo [Alley 1994, 129). 4. APLICACIONES DEL GPS: GEODESIA F en e a la u ilización o iginal del GPS como sis ema de posición pa a los subma inos, y en gene al pa a la na egación, uno de los so - p enden es desa ollos ecnológicos que a pa i de los años se en a se a) pa a el caso de elojes en mo imien o, 2 oA.¡. ~U( ) u2 A • -- + (1 - -- -- + --]ds c2 ayec o ia c2 2c2 b) pa a el caso de si nc onización median e señales elec omagné icas, 6! - +-- e . ayec ona dc . 102 UNA! ETXEBARRÍA p odujo den o de Ja ecnología mili a , aunque ya d esde los años cin- c uen a exis ían écnicas en es a di ección an o en los Es ad os Unidos co mo en Ja ex in a Unión So ié ica, ue la ob ención de nue as y más e inadas écnicas en la di ección y guía de bombas, misiles y p oyec- iles de a ille ía. El é mino u iliz ado de P ecisión guided muni ions desc i be es e ipo de a m amen o , cap az de alca n za sus ob je i os con una al a p ecisión, siendo el GPS la ecnología más ecien e a es e es- pec o ya que pe mi e de e mina con g an exac i ud la posición de cualq uie ehí culo del que pa a el p oyec il, sea en ie a, ma o ai e; pe o a su ez ambi én posibili a la loca li zación del obje i o co n g an p ecisión, una ez que es a ope ació n se comp lemen a co n la u iliza- ción de o os sis emas co mo se n so es in a o jos, mic oondas o lá se , po ejemplo, lo que a su ez pe mi e la co ección en uelo de los p oyec il es co n ayec o ias de uelo p ede minadas [Bu 1981, 48-50. Al o d 1981, 11 8]. Como ya se mencionó , la gue a del Go l o ue Ja p ime a si uación de aplicación mili a eal del GPS. Ha sido no obs an e el mundo ci il el que de o ma más con inua - da, a iada y emp ana ha ap o echado las opo unidad es de es a nue - a ecnología. Se ha dicho que el GPS es a la po sición lo que el el oj ue al iempo , y asi como es aba muy lej os de s e imaginado en el mo me n o de su in ención cu alquie in en o po cuan i ica o an icipa la o al idad de usos y aplicacion es que el eloj ha llegado a ene , o el impac o que la p ecisa medición del iempo ha enido en el mundo, la si uación con el GPS esul a muy simila , de modo que al día de hoy única men e pueden co nje u a se algunas de s us u u as apli cacio ne s [Lewis 1996, 487 ]. Es a a i mación se sus en a una ez que se iene p e- se n e la e xp l osión de ap licaciones que en ape nas quince años ha eni- do es a ecnología en múl iples campos de la ac i idad h um an a. En pa icula , un cam po cien í ico que ha enco n ad o en el GPS una nue- a he amien a de p og eso han sido las ciencias de la Tie a. De he- cho, el impac o del GPS en es as disciplinas ha sido cali i cado de · e- oluciona io· [Muelle 1993, 1], con i iéndose es e sis ema en la éc ni- ca de posicionam ien o dominan e pa a sus comunidades cien í icas. La geod es ia, disciplina en la que n os ce n a emos a co n inu ació n, es la ciencia de la medida y ca o g a iado de la supe icie e es e , incluye ndo en la ac ualidad la de e mina ción de l campo g a i a o io ex e no y de l ondo ma ino; su í nd ole in e discipli na , en la qu e p o- blemas cien í icos, medios éc nicos y necesidades sociales ma chan jun- os, ha o zado desde si emp e a es a comun idad cien í ica a examina DEL PROGRESO CIENTÍFICO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO ... 103 y alo a los e ec os de la aplicación de nue as ecnologías en la disci- plina 11. Den o de es a ciencia, la geodesia median e sa éli es es el cam po que incluye las écnicas obse acionales y compu acional es que posi- bili an la solución de p oblemas geodésicos median e el uso de medi- ciones a, desde o en e sa éli es, y cuya his o ia disciplina comienza p opiamen e con el lanzamien o del sa éli e SPUTN IK-1 el 4 de oc u- b e de 1957, si bien puede e o ae se ha s a comienzos del siglo XIX, cuando en 1802 Laplace de e minó a p a i del mo imien o nodal lu- na el acha amien o e es e. Como al, la geodesia median e sa éli es es conside ada una ciencia básica, si nos a enemos a que uno de sus obje i os es el de p opo ciona conocimien o del mo imien o de los sa éli es bajo la in luencia de di e en es ue zas, así como la desc ip- ción de las posiciones de los sa éli es y es aciones e es es en sis e - mas de e e encia ap opiados. Pe o po o a pa e, cuando las obse a- ciones po sa éli e son u ilizadas pa a soluciona di e sos p oblemas, en once s, la geodesia po sa éli e s pe enece al dominio de las ciencias ap licadas. La geode s ia espacial, en la que se incluye como subá ea la geo- desia median e sa éli es, se encuen a en cie o modo en una si uación simila a la as o ísica, po cuan o se da una es echa unión en e el desa ollo de nue as ecnologías y la consecución de obje i os cien í i- cos en con inua expansión. Es a ápida inco po ación p o oca que el abanico de p oblemas que la comunidad cien í ica puede abo da se expansione e iginosamen e, ya que pe mi e inco po a cues iones que poco iempo a ás se conside aban imposible s de abo da de un modo sa is ac o io. Aunque es a ca ac e ís ica sea especialmen e señalable en la geodesia y la as o ísica, que duda cabe que puede conside a se una pa icula idad de la ac i idad cien í ica ac ual, de la bau izada • g an ciencia•. Ya desde ases muy emp anas el GPS se ha sumado como ins u- men o cien í ico en es e campo, que debido a sus en ajas de mayo exac i ud, álido pa a odas las condiciones a mo s é icas, disponible con inuamen e, con uncionamien o en iempo eal, ácilmen e anspo - able, muy económico y accesible, es án sus i uyendo de o ma c ecien e los mé odos con encionales. Es as ca ac e ís ica s, po con siguien e, son las que h an hecho de l GPS una he amien a muy en ajosa y con ap li- caciones p ác icamen e ilimi adas, no ya sólo pa a la geodesia sino pa a 11 Véas e, po ej emplo , [Ri nne 19711. 104 UNA! ETXEBARRíA un di e so núme o de campos como el con ol opog á ico, ag im en- su a, na egación, o og ame ía, e c., y pa a un núme o casi incalcu l a- ble de casos especiales12• La inco po ación del GPS en la geodesia, además de su alo como ins umen o cien í ico, ha enido un impac o múl iple ya que en e sus e ec os más gen e ales, pueden des aca se los siguien es: P e iamen e a su u ilización ge n e alizada se impulsa on nume - osos expe imen os con la inalidad de comp oba sus e icacia co mo ins umen o cien í ico. [To ge 1988]. Pos e io men e ha se i do como ba se pa a la ealización de múl- iples p oyec os de in es igación [Amb osius e al . 1998, 227-39 ,l Ha enido e ec os ins i ucionales den o de la p opia comuni- dad cien í ica con la c eación de nue as o ganizaciones [M uell e 19931. Es as do s úl imas ca ac e ís icas de alcance global, po ejemplo median e la c eación del Se icio GPS In e nacional pa a Geodinámica (IG S) compues o po una ed mundial de no en - a pues os pe manen es dis ibuídos po odo el mun do, ha oblig ado a una in ensa coope ación in e nacional [Muelle 199 3; Mins e e al 1993; Amb osius e al. 1998, 221-6]. Pe o el uso del GPS, además de sus en ajas, ambién ha p o o ca- do nue os p obl emas 13 . Uno de los p ime os p obl emas ue que las exigencias de exac - i ud en las mediciones, d epend ien es en e o os ac o es de lo s ecep o es u ilizados, no e an alcanzables a comienzos de los oche n a, lo que imp ulsó un ápido p oceso de inno ación éc- nica en es os apa a os. Además, el eno me olumen de da os GPS ha p o ocado la ne - cesidad de desa olla m é odos compu acionales e icien es y eco- nómicos de analisis. [Zumbe ge e al . 1997). 12 En omo a la aplicaciones y m e cados que se ab en al GPS , éanse [Seebe 1993, 325·352] y [Lewi s 1996]. 13 Al gunos p oblemas más especí icos con los que se enco n ó la comunidad gcodé ica se enume an en [T o ge 1988, 13]. DEL PROGRESO CJENT!FJCO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO ... 105 F en e a es as cues iones, lo s éxi os de la aplicación de GPS en geodes ia i enen a se en la ac ualidad innume ables, y un a isión me- dianamen e comple a queda ue a de la s p e ensiones de es e a íc ulo . De la emp ana inclusión de es a nue a ecno logía da cuen a el siguie n e ejemp lo, quizás menos espec a cula que su aplicación a enómenos geo ísicos, pe o que pe mi e ap ecia la apidez de su aplicación, cuan do aun el GPS es aba en ase de desa ollo. Uno de las inalidades de la geodesia median e sa éli es, en pa i- cula , es el azado de edes locales pa a el con ol de p oyec os de ingenie ía. A él se co espon den en e o os, la cons ucción de úne- les, puen es, ca e e as, acueduc os y oleoduc os , y ace le ado es de pa ículas. A es e úl imo caso nos ace ca emos b e emen e a con in ua - ción. Aunque l os análisis geodé icos, opog á icos y ca og á icos desem- peñan un papel pequeño en p oyec os de ingenie ía de g andes dimen- siones , son una pa e indispensable, y que ha de p ecede al abajo de los ingenie os y écnicos. En el caso de la cons ucción e ins ala- ción de acele ado es se p ecisa la máxima p e cis ión , s iendo la inali- dad úl ima del con ol opog á ico el ga an iza que el haz de pa ícu - l as siga un ayec o lo más p óximo p osib le al ayec o eó ico calc ul a- do, pa a lo que es necesa io que la ubicación de los di e en es co m- ponen es , como l os dipolos, e apolos y de ec o es, p incipalmen e, se en cuen en en pe ec o alineamien o. Po ello, las exigencias en las mediciones geodé icas se es iman en milíme os. Po o o lado, el con in uado inc emen o en el amaño de los acele ado es ha aume n ado las di icul ades écnicas y la complejidad de las mediciones geodé icas, en dos ac o es undamen ales: a) La in luencia de la cu a u a de la ie a, y, b) La des iación de la e ical. Ambos ac o es di icul an el equisi o básico en el diseño de un acele ado , como es que ha de es a en un plano ho izon al eal. En el p im e caso, el p oblema esponde al he cho de que al aumen a el adio del acele ado , la di e encia en Jo s planos ho izon ales en e el cen o del acele ado y el únel del ace le ado aumen a. Dado que habi ual- men e es un linac (acele ado lineal) el enca gado de p oyec a el haz de pa ículas en el acele ado ci cula , en onces la di e ecia en e los 106 UNAI ETXEBARRÍA planos de l pun o de inyección del haz y el plano de la ayec o ia aumen a . En el segundo caso, el p oblema adica en las ondulaciones sob e la supe icie de la Tie a que puede n i de pocos cen íme os a a ios me os di e encia. Es as ondu l aciones se mani ies an en la supe icies equipo e nciales del campo g a i a o io de la Tie a , de modo que cual- quie ondulación o di e gencia en e es as supe ic ies se e idencia á en una dis o sión del plano ealizado a pa i de las al u as ni eladas, y en un acele ado las pa ículas no siguen la supe icie equipo encial sino que han de o bi a , como se ha dicho con an e io idad , en un pl ano eal. En los sucesi os acele ado es cons uídos en el CE R N, desde el P o on Sinc o ón de 28 GeV 0954 -59), cuyo diáme o e a de 200 o , has a el g an colisionado elec ón posi ón (L EP, 1986-88), de 8,6 km de diáme o, es os p oblemas, en e o os, han obligado a que el g u- po de geodesia aplicada del CERN haya incluído las écnicas e in umen al más a anzado en su abajo, s iendo el GPS la úl ima • g a n he amien a• que se ha sumad o al ins umen al cien í ico. En pa icula , la p ime a aplicación de l GPS den o del CERN ue ealizada du an e la cons ucción del LEP a mediados de los años ochen - a, cuando aún el sis ema no se encon aba en pleno uncionamien o. La aplicación undamen al del GPS ue du an e la ins alaci ón de la ed de con ol geodé ica del acele ado de 27 kilóme os de pe íme o, y en el que habían de se ins alados un o al de 4500 compo nen es en e dipolos, e apolos, e c., siendo los esul ados ob en id os median e la u ilización de es a nue a ecnología compa ados con los es ul ado s ob enidos me - dian e écnicas con encionales con la inalidad de comp oba las en a jas e incon eniencias del uso p ác ico de es a nue a écnica. 1- --· 8,6 Km - -- Fig. 3. Red geodé ica de co n ol del LEP [T u ne (Ed.) 1987, 105]. DEL PROGRESO C TE N1ÍF JCO AL DESARROLLO TECNO LÓGI CO ... 107 La ins alación de la ed ( igu a 3) ealizada en diciemb e de 1984 co nsis ió en seis pun os de con ol, más un pun o cen al ijo ( e p e - sen ado median e un cí cul o) siendo medido cada uno median e dos de ec o es en dos ses iones, dando como esul ado unas di e enci as í- picas de 1 mm en la la i ud, 2 mm en la longi ud y 4 mm en la al u a. Pa a de e mina el g ado de exac i ud de es as mediciones, los esul a - dos ob enidos ue on compa ados con lo s egis ados en una campaña ealizada al año siuguien e en la que se u iliza on mé odos con encio- nales [Tu ne (Ed.) 1987, 1301. Las mediciones GPS han posibili ado que pese al inc emen o de las di icul ades espec o de an e io es acele a do es de meno amaño, los p ocesos de m edición se de inan median e una mayo exac i ud, mayo iabilid ad y un cos e económico in e io , si bien , la solución median e el uso del GPS de los p oblemas señalados, no ha supues o un abandono de las écnicas con encionales, en algunos casos insus i uibles (al menos en el p e se n e), como son las medicio- nes en el in e io del acele ado una ez cons uído. 5. PROGRESO CIENÚFICO, EVALUACIÓN DE TECNOLOGIAS Y PLURALIDAD AXIOLÓGICA La p ime a conside ación a e ne en cuen a es el ca ac e es ic i- o que ha dominado Ja e lexión ilosó ica en o no al con cep o de p og eso cien í ico, lo que ha ocasionado que és e se haya con empla- do a la luz de un ún ico alo como el de e dad o e osimili ud. De es e modo , el p og eso cien í ico ha sido conside ado de o ma gene- alizada en é minos de l as e o ías y, muy especialmen e de eo ías í- sicas, igno ando la expe imen ación, y educiendo el alo de los ex- pe imen os únicamen e a su unción de con as ación, y, po consiguien- e, cualquie a que uese el o igen y unción o iginal de és os, e e idos en gene a l como co obo aciones o e u aciones de una consecuencia eó ica en pa icula . Es o es, po sus • i udes· hacia la eo ía. Un se- gundo elemen o de meno a ención aún en il oso ía de la ciencia ha sido el de Ja ins umen ación e inno aciones ecnológicas, y sin emba go, el p og eso cien í ico ha es ado cons eñido siemp e, más aún en la ac ualidad, a de e minada disponibilidad ins umen al. Así, el ísico y químico Philip H. Abelson, edi o de la e is a Science en e 1962 y 1984, ha esc i o al espec o, 114 UNA IETXEBARRÍA Landau, L. - Li s hi z, E .: 196!3 [1951], Tbe classical beo y o ields. Addis on- Wesley Pub . Reading, Mass. 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