Kun kartasta ei ole apua – hämmästyttävä maailmanlaajuinen satelliittipaikannusjärjestelmä

HERÄTKÄÄ!-LEHDEN AUSTRALIAN-KIRJEENVAIHTAJALTA

HIKIPISARAT helmeilivät nuoren patikoijan kasvoilla, kun hän ponnisteli eteenpäin kuumana päivänä. Hän pudotti selästään raskaan repun, joka oli pullollaan välttämättömiä varusteita. Sitten hän veti esiin retkeilykartan ja tutki sitä tarkkaan, mutta mikään ympäröivässä maastossa ei näyttänyt tutulta. Ennen pitkää tilanne alkoi huolestuttaa häntä, ja syvällä mielessään häntä vaivasi ajatus: ”En kai vain ole eksynyt?”

Mutta sitten hänellä välähti. Hän kaivoi rinkastaan suojakotelossa olevan laitteen ja näppäili siihen joitakin tietoja. Hetken kuluttua hänen ilmeensä kirkastui. Hän asetteli kantamuksensa nopeasti takaisin selkäänsä ja jatkoi matkaansa varmana siitä, minne oli menossa.

Miten patikoija pystyi löytämään ratkaisun tähän toivottomalta näyttäneeseen tilanteeseen niin nopeasti ja vaivattomasti? Koska hän käytti arvokasta apuvälinettä, maailmanlaajuista satelliittipaikannusjärjestelmää eli GPS:sää (Global Positioning System). Sen ansiosta hän saattoi tietää tarkkaan, missä hän oli ja mihin suuntaan hänen piti mennä. Mistä tässä ihmeellisessä järjestelmässä on kyse?

Järjestelmän täydellinen nimi on Navstar Global Positioning System (Navstar on kirjainsana, joka muodostuu termistä Navigation Satellite Timing and Ranging System). GPS kehitettiin alun perin Yhdysvaltain armeijan käyttöön, mutta nykyään sitä voi käyttää kuka tahansa missä tahansa maapallolla. Ensimmäinen järjestelmän käyttämä satelliitti laukaistiin avaruuteen vuonna 1978. Nykyään koko järjestelmä koostuu 21 satelliitista ja 3 varasatelliitista, jotka myös kiertävät maata. Nämä on lähetetty 20200 kilometrin korkeudessa oleville radoille, joista kukin on 55 asteen kulmassa päiväntasaajaan nähden. Niiden keskinäinen asema on sellainen, että mistä tahansa maapallon pinnalla sijaitsevasta paikasta saadaan milloin tahansa yhteys ainakin neljään satelliittiin.

Ajanmittauksen on toimittava sekunnin murto-osien tarkkuudella

Satelliitit lähettävät radiosignaaleja tietyin, tiedossa olevin aikavälein, ja kun GPS-vastaanotin mittaa signaalin tarkan saapumisajan, se pystyy päättelemään etäisyyden satelliittiin. Signaalin saapuminen maahan kestää noin sekunnin yhdestoistaosan. Vastaanotin laskee satelliitin etäisyyden hämmästyttävän tarkasti kertomalla kulkuajan valon nopeudella. Ajanmittauksen täytyy kuitenkin olla tarkkaa, sillä niinkin pieni kuin yhden miljoonasosasekunnin poikkeama merkitsee noin 300 metrin virhettä paikannuksessa!

Miten satelliitit voivat pysyä ajassa näin uskomattoman tarkasti? Tämän mahdollistavat satelliiteissa olevat pitkälle kehitetyt atomikellot. Tom Logsdon selittää tätä järjestelmää käsittelevässä kirjassaan: ”Toisen vaiheen satelliitit – – sisältävät neljä huipputarkkaa kelloa – kaksi cesium-atomikelloa ja kaksi rubidium-atomikelloa. Nämä kellot ovat niin vakaita ja täsmällisiä, että ne jäävät jälkeen tai edistävät ainoastaan yhden sekunnin 160000 vuodessa.” (The Navstar Global Positioning System.)

Paikannus tapahtuu siten, että vastaanotin, sellainen kuin alussa mainitulla patikoijalla, ottaa vastaan signaaleja ainakin neljästä satelliitista ja laskee sitten etäisyyden kuhunkin niistä. Näiden etäisyyksien avulla ratkaistaan sitten kannettavan vastaanottimen sen hetkisen sijaintipaikan pituus- ja leveyskoordinaatit sekä korkeus merenpinnasta. Tulokset ilmoitetaan GPS-vastaanottimen näyttöruudulla. Tarkkaan paikannukseen tarvitaan vähintään neljä satelliittia. Kannettavat vastaanottimet ovat kevyitä ja huokeita, jotakuinkin saman kokoisia ja hintaisia kuin kannettavat puhelimet.

Parempia kuin kartat?

GPS-vastaanottimet eivät vain osoita vastaanottimen tarkkaa sijaintia vaan myös oikean kulkusuunnan, jos halutun määränpään tiedot syötetään laitteeseen oikein. Siinä suhteessa satelliittipaikannuslaitteet ovat parempia kuin kaikkein tarkimmat tavalliset kartat. Suunnistamista kartan avulla voivat häiritä esimerkiksi sellaiset näköesteet kuin korkeat puut tai jopa tiheä kasvillisuus. Myös yksitoikkoinen maasto (etenkin valtameret ja autiomaat), pimeys ja sumu, vain joitakin mainitaksemme, tekevät kartan käyttämisestä vaikeaa tai jopa täysin mahdotonta. GPS-vastaanottimet eivät tietenkään syrjäytä karttoja – ne ovat todella tehokkaita, kun niitä käytetään yhdessä karttojen ja merikorttien kanssa. GPS-vastaanottimet voivat olla suureksi hyödyksi, kun niitä käytetään laivojen ohjaamiseen sumuisiin satamiin, kuljetuskonttien liikkeiden tarkkailemiseen vilkkaissa satamissa ja moniin muihin kaupallisiin tarkoituksiin.

Seuraavassa joitakin esimerkkejä siitä, mihin satelliittipaikannusta on voitu sen kehittyessä hyödyntää.

● Vaarallisten jäävuorien paikantaminen

● Sääennusteet

● Lentokoneiden täsmälliset laskut

● Uponneiden laivojen löytäminen

● Ajoneuvojen navigointijärjestelmät

● Lannoitteiden tarkka levitys

Alussa mainittua patikoijaa opasti siis tämä ainutlaatuinen satelliittijärjestelmä, joka ilmoitti hänelle hänen sijaintinsa ja tarjosi tämän tarkan tiedon juuri kun sitä kaikkein eniten kaivattiin. Tämän lisäksi hän sai tietää, mihin suuntaan hänen piti kulkea, ja niinpä hän pääsi määränpäähänsä turvallisesti. Hämmästyttävä maailmanlaajuinen satelliittipaikannusjärjestelmä tosissaan auttoi häntä, kun hän luuli eksyneensä!

[Tekstiruutu/Kuva s. 22]

Vuonna 1984 oklahomalainen liikemies Ron Frates käytti maailmanlaajuista satelliittipaikannusjärjestelmää (GPS) avuksi Guatemalassa ja Belizessä sijaitsevien, tiheän viidakon peittämien muinaisten maya-asutusten paikantamisessa. Frates käytti etsinnöissä Landsat-satelliittikuvia ja tarkkaa GPS-navigointia. ”Pystyimme paikantamaan Jukatanin maya-väestön asuinalueen noin viidessä päivässä”, Frates kumppaneineen raportoi. ”Jalkaisin siihen olisi mennyt ainakin sata vuotta.”

[Kaavio/Kuvat s. 22, 23]

(Ks. painettu julkaisu)

MITÄ GPS PYSTYY KERTOMAAN

Tarkka sijaintisi

Pituus- ja leveyskoordinaatit näkyvät näytöllä

Kellonaika ja päivämäärä

Kompassi

Sijaintipaikkasi korkeus merenpinnasta

Kartta

Mittakaavaa voi suurentaa tai pienentää. Autolla ajaessa sitä voi käyttää opastamaan johonkin kohteeseen, jossa ei ole ollut koskaan aikaisemmin

Asemasi johonkin kiintopisteeseen nähden

Kompassi ja suunnanosoitin voi ohjata sinut takaisin kotiin ja kertoa, paljonko matkaa on vielä jäljellä

Antenni

Todellinen koko

Satelliittitilanne

Tämä satelliittinäkymä kertoo, mitkä satelliitit 24 satelliitista vastaanottimesi pystyy ”näkemään”

Signaalin voimakkuus

Jos joku satelliiteista joutuu katveeseen, vastaanotin käyttää jotakin toista sopivaa satelliittia sijaintisi paikantamiseen

[Kuvien lähdemerkintä s. 22]

Maapallot sivuilla 21–23: Mountain High Maps® Copyright © 1997 Digital Wisdom, Inc.