Þegar kortin duga ekki lengur — hið undraverða GPS-staðsetningarkerfi

Eftir Fréttaritara Vaknið! Í Ástralíu

UNGA konan er kófsveitt eftir langa göngu í hitanum. Bakpokinn sígur í enda úttroðinn af vistum og viðlegubúnaði. Hún reynir að liðka axlirnar. Hún flettir sundur göngukortinu og horfir í kringum sig en kennileitin eru öll framandi. Það setur að henni kvíða sem breytist fljótt í örvæntingu. „Ekki segja mér að ég sé villt,“ stynur hún.

En skyndilega lifnar yfir henni, hún kafar ofan í bakpokann, dregur tæki upp úr hulstri og slær inn einhverjar upplýsingar. Andartaki síðar er hún brosandi út að eyrum. Hún hagræðir bakpokanum og leggur af stað með einbeitni þess sem veit upp á hár hvert hann er að fara.

Hvernig fór hún að því að rata svona fljótt þegar hvorki kort né kennileiti virtust duga? Hún notfærði sér stórmerkilegt hjálpartæki sem kallað er GPS-staðsetningarkerfi. Með hjálp þess vissi hún nákvæmlega hvar hún var stödd og hvert hún átti að fara. Hvað er þetta GPS-kerfi eiginlega?

Fullu nafni heitir það Navstar Global Positioning System. Navstar er skammstöfun fyrir Navigation Satellite Time and Ranging System. GPS-kerfið var fyrst þróað fyrir bandaríska herinn en er nú opið fyrir alla hvar sem er í heiminum. Fyrsta gervitunglinu fyrir GPS-kerfið var skotið á loft árið 1978. Núna byggist kerfið á 21 Navstar-gervihnetti og að auki eru 3 gervihnettir á lofti til vara. Þeir eru á braut um jörð í 20.196 kílómetra hæð og brautin hallast 55 gráður miðað við miðbaug. Þetta tryggir að það náist alltaf samband við að minnsta kosti fjóra gervihnetti í einu hvar sem er á jörðinni.

Sekúndubrot skipta máli

Gervihnettirnir senda frá sér útvarpsmerki á fastákveðnum tímum, og með því að mæla nákvæmlega hvenær merkin berast getur staðsetningartækið reiknað út fjarlægðina til hvers gervihnattar. Merkið er um einn ellefta úr sekúndu að berast til jarðar. Staðsetningartækið margfaldar þessa tölu með ljóshraðanum sem gefur fjarlægðina til gervihnattarins með ótrúlegri nákvæmni. En mælingin þarf að vera nákvæm því að skekkja upp á einn milljónasta úr sekúndu svarar til 300 metra skekkju í staðsetningu.

Hvernig er hægt að stjórna tímasetningum með svona ótrúlegri nákvæmni? Það er gert með háþróuðum atómklukkum sem eru í hverjum gervihnetti. Tom Logsdon segir í bók sinni The Navstar Global Positioning System: „Block II gervihnettirnir . . . eru búnir fjórum hárnákvæmum atómklukkum — tveim sesíumklukkum og tveim rúbidíumklukkum. Þær eru svo gangvissar og nákvæmar að þær breyta sér aðeins um eina sekúndu á 160.000 árum“!

Staðsetningartæki eins og göngukonan okkar var með nemur merki frá fjórum eða fleiri gervihnöttum og reiknar út fjarlægðina til hvers þeirra. Fjarlægðartölurnar eru síðan notaðar til að reikna út lengdargráðu og breiddargráðu tækisins og hæð yfir sjávarmáli. Tölurnar birtast svo á skjá GPS-staðsetningartækisins sem er sambærilegt við farsíma að stærð og verði. Það þarf að minnsta kosti fjóra gervihnetti til að fá nákvæma staðarákvörðun.

Betri en hefðbundin kort?

Auk þess að gefa upp nákvæma staðsetningu gefur GPS-tækið einnig upp rétta stefnu ef slegin eru inn hnit áfangastaðarins. Að þessu leyti eru GPS-tækin fremri nákvæmustu kortum af venjulegri gerð. Til dæmis gætu tré eða þéttur gróður byrgt manni sýn. Í kennileitalausu umhverfi (einkum á rúmsjó og úti í auðnum) eða í myrkri og þoku kemur kort að litlum eða engum notum. GPS-tæki koma auðvitað ekki í staðinn fyrir kort að öllu leyti, en það er mjög hentugt að nota þau með korti. Þau eru góð siglingatæki til að stýra skipum í höfn í þoku og það má nota þau til að fylgjast með hvar gámar eru niður komnir á hafnarsvæði og ýmislegt fleira.

Með áframhaldandi þróun GPS-kerfisins má búast við að notagildi þess vaxi og nái yfir eftirfarandi:

● Eftirlit með hættulegum ísjökum.

● Veðurspár.

● Nákvæmnislendingu flugvéla.

● Leit að sokknum skipum.

● Leiðsögukerfi fyrir bíla.

● Nákvæma dreifingu áburðar.

Göngukonan okkar studdist við þetta einstæða gervihnattakerfi sem veitti henni nákvæmar upplýsingar um staðsetningu og fleira þegar mest reið á. Og hún fékk upplýsingar um hvaða stefnu hún ætti að taka og komst óhult á áfangastað. Einmitt þegar hún hélt sig vera rammvillta kom hið einstæða GPS-staðsetningarkerfi henni til hjálpar.

[Rammi/mynd á blaðsíðu 14]

Kaupsýslumaðurinn Ron Frates frá Oklahoma notaði GPS-tæki árið 1984 til að staðsetja menjar um fornar Mayabyggðir sem lágu faldar undir þykkum frumskógargróðri í Gvatemala og Belís. Frates athugaði Landsat-ljósmyndir og reiknaði út nákvæmar GPS-staðarákvarðanir. Hann og samstarfsmenn hans sögðust hafa getað kortlagt útbreiðslu Mayamenningarinnar í Yucatán á hér um bil fimm dögum, en ef þeir hefðu þurft að gera það fótgangandi hefði það tekið að minnsta kosti hundrað ár.

[Skýringarmynd/myndir á blaðsíðu 15]

(Sjá uppraðaðan texta í blaðinu)

GPS-TÆKIÐ GETUR SÝNT:

Nákvæma staðsetningu

Sýnir lengdar- og breiddargráðu.

Tíma og dagsetningu

Leiðaráttavita

Hæð yfir sjávarmáli

Staðsetningarkort

Hægt er að minnka það og stækka. Í akstri er hægt að láta það vísa sér á stað sem maður hefur aldrei komið til áður.

Afstöðu til áfangastaðar

Áttaviti getur vísað þér heim aftur og sýnt vegalengdina sem þú átt ófarna.

Loftnet

Raunveruleg stærð

Stöðu gervihnatta

Skjárinn sýnir hverja af gervihnöttunum 24 staðsetningartækið „sér.“

Styrkleika útvarpsmerkis

Ef einhverjir af gervihnöttunum detta út (skyggða súlan) notar staðsetningartækið aðra gervihnetti til að halda staðsetningarmælingunni.

[Mynd credit line á blaðsíðu 14]

Hnettir á bls. 13-15: Mountain High Maps® Rétthafi © 1997 Digital Wisdom, Inc.