Investigações sobre os efeitos da relatividade nas medidas de tempo dos relógios dos satélites GNSS

Resumo

As teorias da relatividade restrita e geral tornaram-se a base teórica de muitas tecnologias presentes na atualidade. Nesse sentido, uma das tecnologias para localização e navegação mais impactantes dos últimos tempos, o GNSS (Global Navigation Satellite Systems), sofre grandes influências relativísticas. Devido às altas velocidades dos satélites GNSS, assim como as grandes altitudes em que se encontram (diferentes campos gravitacionais), surgem efeitos relativísticos não desprezíveis sobre os relógios atômicos a bordo. Neste trabalho, é feita uma revisão teórica dos efeitos relativísticos e o impacto causado nos sistemas GNSS. Nesse sentido, são apresentadas as teorias da relatividade restrita e geral. Também, deduz-se a transformação relativística convencional, que calcula a somatória dos efeitos relativísticos sobre as medições de tempo dos sistemas GNSS. Aplicando a transformação, obteve-se uma diferença de 38,47 μs entre as medidas de tempo dos relógios de um satélite GPS (Global Positioning System). Para outros sistemas GNSS (GLONASS, Galileo e Beidou), a transformação relativística apresentou resultados entre 37 e 41 μs, o que mostrou boa concordância com a literatura. Finalmente, foi apresentado o desvio de frequência realizado sobre os relógios dos satélites GPS antes de entrarem em órbita, e a importância de correções relativísticas sobre sistemas GNSS.