Gdy mapy nie wystarczają — niezwykły Globalny System Lokalizacji
OD NASZEGO KORESPONDENTA Z AUSTRALII
SPOCONA twarz zdradzała ogromny wysiłek, na jaki tego upalnego dnia musiała się zdobyć młoda turystka. Od czasu do czasu kobieta potrząsała ramionami, by ulżyć sobie pod ciężarem dużego plecaka, zapakowanego po brzegi rzeczami niezbędnymi do przeżycia. Kiedy ostrożnie rozłożyła mapę i zaczęła ją studiować, ogarnął ją niepokój, gdyż wokół nic jej nie pasowało. Wkrótce przejęło ją do głębi uczucie strachu. „Chyba nie zabłądziłam!?” — jęknęła.
Po chwili jednak turystka poweselała. Sięgnęła do plecaka, wyciągnęła jakieś urządzenie w obudowie ochronnej i wpisała kilka informacji. Na jej twarzy niemal natychmiast pojawił się uśmiech. Poprawiła plecak i ruszyła w dalszą drogę, przeświadczona, że dokładnie wie, dokąd idzie.
Dzięki czemu turystka tak szybko i łatwo odnalazła drogę w wydawałoby się beznadziejnej sytuacji? Pomogło jej niezwykłe narzędzie zwane Globalnym Systemem Lokalizacji (GPS). Korzystając z niego, zdołała precyzyjnie ustalić, gdzie się znajduje i którędy ma iść. Ale na czym dokładnie polega działanie zadziwiającego systemu GPS?
Oryginalna, pełna nazwa brzmi Navstar Global Positioning System. Navstar to skrót od angielskich słów Navigation Satellite Time and Ranging System. Pierwotnie GPS opracowano dla potrzeb amerykańskiego wojska, ale teraz może z niego korzystać każdy człowiek w dowolnym punkcie na świecie. Pierwszego satelitę niezbędnego do funkcjonowania GPS wystrzelono w roku 1978. Obecnie cały system składa się z 21 satelitów Navstar oraz trzech krążących wokół Ziemi jako aktywne urządzenia zapasowe. Wszystkie poruszają się na wysokości 20 196 kilometrów po orbitach nachylonych w stosunku do równika pod kątem 55 stopni. Dzięki takiemu układowi zawsze co najmniej cztery satelity są dostępne z każdego punktu na powierzchni Ziemi.
Liczą się ułamki sekundy
Satelity transmitują impulsy radiowe w ściśle określonych momentach, a odbiornik GPS oblicza odległość od satelity, precyzyjnie ustalając czas rejestracji tych sygnałów. Docierają one do Ziemi mniej więcej po jednej jedenastej sekundy. Odbiornik mnoży tę liczbę przez prędkość światła i ze zdumiewającą dokładnością podaje odległość do satelity. Pomiar czasu musi być jednak bardzo ścisły, gdyż pomyłka rzędu milionowej części sekundy oznacza błąd mniej więcej 300 metrów!
Jak się osiąga tak niewiarygodnie dokładne odmierzanie czasu? Jest to możliwe dzięki skomplikowanym zegarom atomowym, zainstalowanym na satelitach. W książce The Navstar Global Positioning System Tom Logsdon wyjaśnia: „Satelity pracujące w bloku II (...) wyposażono w cztery niezwykle precyzyjne zegary atomowe — dwa cezowe i dwa rubidowe. Zegary te są na tyle stabilne i dokładne, że mogą się śpieszyć lub spóźniać zaledwie jedną sekundę na 160 000 lat!”
W praktyce wygląda to tak, że odbiornik, używany na przykład przez turystkę wspomnianą na wstępie, rejestruje sygnały co najmniej z czterech satelitów i oblicza odległość od każdego z nich. Dane te służą następnie do ustalenia szerokości i długości geograficznej oraz wysokości, na której znajduje się przenośny odbiornik GPS. Informacje te pokazują się na wyświetlaczu. Aby dokładnie określić pozycję, potrzebny jest sygnał z czterech satelitów. Przenośne odbiorniki są lekkie i niedrogie, a wielkością i ceną mniej więcej odpowiadają telefonom komórkowym.
Lepsze od tradycyjnych map?
Odbiorniki GPS nie tylko precyzyjnie wskazują swe aktualne położenie, ale też — jeśli poprawnie wprowadzi się szczegółowe dane — wytyczają drogę do określonego celu. Pod tym względem są znacznie lepsze od najdokładniejszych tradycyjnych map. Orientacja na podstawie mapy może być utrudniona chociażby z powodu wysokich drzew czy nawet gęstej roślinności. W niektórych sytuacjach, na przykład tam, gdzie nie ma żadnych punktów odniesienia (zwłaszcza na oceanie lub na pustyni), w ciemności lub gęstej mgle, odczytywanie pozycji z mapy jest naprawdę trudne lub wręcz niemożliwe. Oczywiście odbiornik GPS nie sprawia, iż mapy przestają być potrzebne — właśnie w połączeniu z nimi można bardzo dobrze wykorzystać jego zalety. System ten potrafi niezwykle skutecznie wprowadzać statki do zamglonych portów, śledzić kontenery w ruchliwych terminalach, a także znajduje liczne zastosowania komercyjne.
W miarę rozwoju GPS przewiduje się wykorzystywanie go między innymi do następujących celów:
● Śledzenie toru niebezpiecznych gór lodowych.
● Prognozowanie pogody.
● Precyzyjne lądowanie samolotów.
● Poszukiwania zatopionych statków.
● Śledzenie i pilotowanie pojazdów.
● Skuteczniejsze nawożenie pól.
Tak więc ten niezwykły system satelitarny pomógł naszej turystce dokładnie ustalić jej położenie, dostarczając szczegółowych informacji w chwili, gdy najbardziej ich potrzebowała. Poza tym dowiedziała się, w którą stronę powinna iść, i bezpiecznie dotarła do celu. Choć już myślała, że się zgubiła, skorzystała z naprawdę niezwykłego Globalnego Systemu Lokalizacji!
[Ramka i ilustracja na stronie 22]
W 1984 roku Ron Frates, przedsiębiorca z Oklahomy, za pomocą GPS odnalazł w Gwatemali i Belize ukryte w gęstwinach dżungli pozostałości starożytnych osad Majów. Frates wykorzystał zdjęcia jednego z satelitów Landsat oraz precyzyjną nawigację możliwą dzięki systemowi GPS. „Sporządzenie planów dużego obszaru, na którym rozwinęła się cywilizacja Majów na Jukatanie, zajęło nam około pięciu dni” — opowiadał Frates wraz ze swymi współpracownikami. „Na piechotę zajęłoby to nam co najmniej 100 lat”.
[Diagram i ilustracje na stronach 22, 23]
[Patrz publikacja]
CO MOŻESZ ODCZYTAĆ DZIĘKI GPS
Swoje aktualne położenie
Wyświetlacz pokazuje długość i szerokość geograficzną
Datę i godzinę
Kompas z zaznaczonym kursem
Wysokość, na której się znajdujesz
Mapę terenu
Jej skalę można zwiększać lub zmniejszać. Warto z tego korzystać podczas jazdy samochodem, gdy chcesz dotrzeć do miejsca, w którym nigdy wcześniej nie byłeś
Swoją pozycję
Kompas wraz z odpowiednim wskaźnikiem mogą ci wyświetlić drogę powrotną oraz odległość, jaką masz jeszcze do przebycia
Antena
Rzeczywista wielkość
Status satelity
Ta funkcja pozwoli ci odczytać, którego z 24 satelitów „widzi” twój odbiornik
Siłę sygnału
Jeżeli dostęp do któregoś z satelitów zostanie zablokowany (pasek nieaktywny), odbiornik skorzysta z innego, by nie zgubić twojej pozycji
[Prawa własności do ilustracji, strona 22]
Kula ziemska na stronach 21-23: Mountain High Maps® Copyright © 1997 Digital Wisdom, Inc.