¿Cómo funciona el GPS?
La respuesta corta
El receptor GPS calcula su posición midiendo cuánto tardan en llegar las señales de al menos cuatro satélites, que llevan relojes atómicos y orbitan a 20 200 km: el tiempo da la distancia a cada uno, y con cuatro distancias se despejan la posición y el error del reloj del receptor.
Medir distancias con relojes
Cada satélite GPS transmite todo el tiempo una señal de radio que dice, en esencia, “soy tal satélite, estoy en tal lugar y esta señal salió a tal hora”. El receptor —el de tu teléfono o el del auto— anota a qué hora llegó. Como las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz, unos 300 000 kilómetros por segundo, el retraso da la distancia: una señal que tardó 0,07 segundos viene de unos 21 000 kilómetros.[1]
Con una distancia sabes que estás en algún punto de una esfera alrededor de ese satélite. Con dos, en el círculo donde se cortan las esferas. Con tres, en uno de dos puntos, y normalmente solo uno está sobre la Tierra. Ese método, ubicarse por distancias, se llama trilateración.
Visto en un plano: cada satélite dice 'estás a tal distancia de mí', es decir, en algún punto de un círculo. Donde se cruzan los tres círculos está el receptor. En el espacio real son esferas, y un cuarto satélite corrige el reloj del receptor. Fuente: Principio descrito en Ashby (2003).
Por qué hacen falta cuatro satélites
El problema es el reloj del receptor. Los satélites llevan relojes atómicos; tu teléfono, un reloj de cuarzo barato. Un error de una millonésima de segundo en la hora de llegada equivale a 300 metros de error en la distancia. La solución es tratar el error del reloj propio como una incógnita más: la posición tiene tres incógnitas (este-oeste, norte-sur y altura) y el reloj una cuarta. Con cuatro satélites hay cuatro mediciones y se despejan las cuatro.[1]
Por eso la constelación está diseñada para que desde casi cualquier punto del planeta se vean al menos cuatro satélites a la vez. Hay como mínimo 24 en servicio —31 en 2023—, distribuidos en seis planos orbitales a unos 20 200 kilómetros de altura, y cada uno da dos vueltas a la Tierra por día.[2] A cielo abierto, un teléfono acierta dentro de un radio de unos 4,9 metros; cerca de edificios, puentes o árboles, la señal se bloquea o rebota y la precisión empeora.[3]
Einstein en el bolsillo
Un reloj en órbita no marcha al mismo ritmo que uno en la superficie, por dos efectos de la relatividad que tiran en sentidos opuestos. Por la relatividad general, un reloj más lejos de la masa de la Tierra, donde la gravedad es más débil, anda más rápido. Por la relatividad especial, un reloj que se mueve rápido —los satélites van a casi 4 kilómetros por segundo— anda más lento. A la altura del GPS gana la gravedad.[1]
| Efecto | Microsegundos por día |
|---|---|
| Gravedad más débil (relatividad general) | +45,7 |
| Velocidad del satélite (relatividad especial) | −7,2 |
| Neto | +38,6 |
| Distancia que recorre la luz en ese tiempo | ~11,6 km |
Fuente: Neto: Ashby (2003), 4,4647 × 10⁻¹⁰ × 86 400 s. Parciales y distancia: cálculo propio con la órbita de 26 562 km de radio.
La corrección se hace antes del lanzamiento: los relojes de los satélites se fabrican un poco lentos, a 10,22999999543 megahercios en lugar de 10,23, para que una vez en órbita marchen al ritmo de los de tierra.[1]
Cómo lo sabemos
Cuando se lanzó el satélite de prueba NTS-2, el 23 de junio de 1977, con el primer reloj atómico de cesio puesto en órbita, no había acuerdo sobre cuánto había que corregir, ni siquiera sobre el signo de la corrección, y hasta había quienes dudaban de que la relatividad hiciera falta. Por las dudas, los ingenieros le pusieron un sintetizador de frecuencia que se podía encender desde tierra.[1]
Durante unos 20 días dejaron el reloj andar sin corrección y compararon su ritmo con los relojes de tierra. Midieron que adelantaba 442,5 partes en un billón; la relatividad general predecía 446,5. La diferencia estaba dentro de la precisión del reloj: una confirmación de la teoría de Einstein con un margen de alrededor del 1 %. Recién entonces encendieron la corrección.[1]
Desde entonces, el GPS es una prueba de la relatividad que funciona todos los días. Un buen reloj de cesio se desvía unos 4 nanosegundos por día; los efectos relativistas son miles de veces mayores y el sistema los tiene que corregir de forma continua.[1]
Lo que se suele decir mal
“El GPS te rastrea” o “el teléfono le avisa al satélite dónde está”. El sistema es de una sola vía: los usuarios determinan su posición recibiendo las señales que transmiten los satélites, y el receptor no les envía nada.[1] Si una aplicación comparte tu ubicación, lo hace por internet, no por el GPS.
“Sin la relatividad, el GPS se desviaría 10 km por día.” Es una cuenta de escala, no una predicción exacta: 38,6 microsegundos por día de desfase equivalen a unos 11 km de recorrido de la luz. Cómo se traduciría en error de posición es más complicado, porque una parte del desfase, común a todos los satélites, la absorbe la incógnita del reloj del receptor. Lo que sí está medido es que el desfase es miles de veces mayor que la deriva de un buen reloj atómico, así que el sistema no podría ignorarlo.[1]
Otras preguntas
¿El GPS funciona sin internet?
Sí. El receptor solo recibe las señales de los satélites y calcula su posición por su cuenta. Lo que necesita internet es, por ejemplo, descargar el mapa sobre el que se muestra esa posición.
¿Qué tan preciso es el GPS del teléfono?
A cielo abierto, un teléfono suele ubicarte dentro de un radio de unos 5 metros. Cerca de edificios altos, bajo puentes o entre árboles, la señal se bloquea o rebota y el error crece.
¿Cuántos satélites GPS hay?
El sistema necesita al menos 24 satélites operativos para cubrir todo el planeta, y en 2023 había 31 en servicio, repartidos en seis planos orbitales a unos 20 200 km de altura.
Fuentes
- Ashby N. Relativity in the Global Positioning System . Living Reviews in Relativity, 6: 1 (2003). primaria Principio de navegación con cuatro relojes sincronizados; los relojes en órbita adelantan 4,4647 × 10⁻¹⁰ y se fabrican a 10,22999999543 MHz; la prueba del satélite NTS-2 en 1977.
- GPS.gov (Gobierno de EE. UU.). Space Segment . National Coordination Office for Space-Based Positioning, Navigation, and Timing. primaria Al menos 24 satélites operativos (31 en 2023) en seis planos orbitales, a unos 20 200 km de altura; cada uno da dos vueltas a la Tierra por día.
- GPS.gov (Gobierno de EE. UU.). GPS Accuracy . National Coordination Office for Space-Based Positioning, Navigation, and Timing. primaria Un teléfono con GPS suele acertar dentro de un radio de 4,9 m a cielo abierto; la precisión empeora cerca de edificios, puentes y árboles.
Publicado el 27 de septiembre de 2026. Revisado contra las fuentes el . ¿Ves un error? Avísanos.
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