Kad ar karti vien nepietiek. Apbrīnojamā Globālā navigācijas sistēma

NO ATMOSTIETIES! KORESPONDENTA AUSTRĀLIJĀ

IR KARSTA diena. No lielas piepūles tūristes seju klāj sviedru lāses, un viņas plecus nospiež smaga mugursoma, kurā ir salikts viss pārgājienam nepieciešamais. Rūpīgi atlocījusi tūristiem domāto karti, viņa to izpēta, bet, tavu nelaimi, nespēj atrast neko līdzīgu vietai, kur atrodas. Meiteni sāk pārņemt izmisums. ”Vai tiešām es esmu apmaldījusies?” viņa izdveš.

Pēkšņi jauniete atdzīvojas. Viņa izņem no mugursomas kādu ierīci, kas ievietota aizsargapvalkā, ievada tajā informāciju, un pēc brīža viņas sejā atplaukst smaids. Steidzīgi sakārtojusi somu, viņa dodas ceļā, būdama stingri pārliecināta par to, kurp viņai jāiet.

Kā tūriste spēja izkļūt no šīs šķietami bezcerīgās situācijas tik ātri un viegli? Viņa izmantoja lielisku palīgu, kas pazīstams kā Global Positioning System jeb Globālā navigācijas sistēma (GPS). Ar tās palīdzību viņa uzzināja precīzu atrašanās vietu un noskaidroja, kurā virzienā viņai jāiet. Bet kas ir šī apbrīnojamā sistēma — GPS?

Tās pilns nosaukums ir Navstar Global Positioning System. Navstar ir saīsinājums no Navigation Satellite Time and Ranging System (Navigācijas pavadoņu laika un attāluma noteikšanas sistēma). Sākotnēji GPS tika izveidota ASV bruņoto spēku vajadzībām, bet tagad to var lietot jebkurš cilvēks ikvienā pasaules malā. Pirmais šīs sistēmas pavadonis tika palaists 1978. gadā. Tagad sistēmā ietilpst 21 Navstar pavadonis un 3 orbītā esoši rezerves pavadoņi. Šie pavadoņi ir ievadīti 20 196 kilometru augstās orbītās, kuru slīpums attiecībā pret ekvatoru ir 55 grādi. Šāds pavadoņu izvietojums nodrošina, ka jebkurā vietā uz zemeslodes vienmēr ir pieejami sakari ar vismaz četriem pavadoņiem.

Svarīgi precīzi aprēķināt laiku

Tā kā stingri noteiktos laikos pavadoņi pārraida radiosignālus, Navstar uztvērējs var noteikt attālumu līdz pavadonim, precīzi aprēķinot, cik ilgā laikā radiosignāls ir pienācis. Lai nonāktu līdz Zemei, signālam ir nepieciešama apmēram vienpadsmitā daļa sekundes. Uztvērējs pareizina šo laiku ar gaismas ātrumu un tādā veidā ar izcilu precizitāti nosaka attālumu līdz pavadonim. Laika mērījumiem ir jābūt ārkārtīgi precīziem — ja būtu pieļauta kļūda tikai par sekundes vienu miljono daļu, attālums tiktu nepareizi noteikts par kādiem 300 metriem.

Kā tiek nodrošināti tik precīzi laika mērījumi? Tas ir panākts, uzstādot pavadoņos sarežģītus atompulksteņus. Savā grāmatā The Navstar Global Positioning System Toms Logsdons raksta: ”Otrā bloka pavadoņos.. atrodas četri ārkārtīgi precīzi pulksteņi — divi cēzija atompulksteņi un divi rubīdija atompulksteņi. Tie ir tik stabili un precīzi, ka atpaliktu vai steigtos apmēram tikai par vienu sekundi ik pēc 160 000 gadu.”

Uztvērējs, kādu lietoja raksta sākumā minētā tūriste, saņem signālus no četriem vai vairākiem pavadoņiem un aprēķina attālumu līdz katram no tiem. Pēc tam iegūtie attālumi tiek izmantoti, lai noteiktu pārnēsājamā uztvērēja ģeogrāfisko platumu, garumu, kā arī augstumu. Rezultātu var redzēt GPS uztvērēja displejā. Lai precīzi noteiktu atrašanās vietu, ir nepieciešami vismaz četri pavadoņi. Pārnēsājamie uztvērēji ir viegli un nav pārāk dārgi — gan izmēru, gan cenas ziņā tos var salīdzināt ar mobilajiem telefoniem.

Vai GPS ir pārāka par parastajām kartēm?

GPS uztvērēji ne tikai uzrāda precīzu atrašanās vietu, bet arī parāda virzienu, kurā doties, ja tiek pareizi ievadīti galamērķa dati. Šajā ziņā tādas sistēmas kā GPS ir pārākas par visprecīzākajām kartēm. Piemēram, cenšoties atrast ceļu ar kartes palīdzību, redzamību var ierobežot augsti koki vai pat bieza augu sega. Vienveidīgs apvidus (īpaši, okeāni un tuksneši), kā arī tumsa un migla ir tikai daži no apstākļiem, kad karti ir sarežģīti vai pat pilnīgi nepraktiski izmantot. Protams, GPS uztvērējs nevar pilnībā aizstāt kartes, taču tas ir ļoti noderīgs, ja tiek izmantots kopā ar tām. GPS var sekmīgi lietot dažādiem mērķiem, piemēram, kuģu iebraukšanai ostās, ko klāj migla, vai kravas konteineru kustības izsekošanai noslogotās ostās.

Globālā navigācijas sistēma joprojām tiek pilnveidota, un tālāk ir minētas dažas jomas, kurās tā jau tiek izmantota.

● Bīstamu aisbergu novērošana.

● Laikapstākļu prognozēšana.

● Lidmašīnu precīza vadīšana nolaišanās laikā.

● Nogrimušu kuģu meklēšana.

● Automobiļu navigācijas iekārtas.

● Minerālmēslu precīza izkliedēšana.

Tātad raksta sākumā minētajai tūristei palīdzēja unikālā satelītsistēma, kas precīzi parādīja viņas atrašanās vietu un sniedza konkrētu informāciju tieši tad, kad tā bija visvairāk nepieciešama. Turklāt viņai tika norādīts pareizais virziens, kādā jāiet, un galu galā viņa nokļuva drošībā. Tieši tad, kad viņai šķita, ka ir apmaldījusies, noderēja apbrīnojamā Globālā navigācijas sistēma.

[Papildmateriāls/Attēls 22. lpp.]

1984. gadā uzņēmējs Rons Freitss no Oklahomas štata (ASV) izmantoja Globālo navigācijas sistēmu (GPS), lai noteiktu, kur Gvatemalas un Belizas necaurejamajos džungļos atrodas seno maiju apmetņu drupas. R. Freitss apvienoja divas metodes — analizēja pavadoņu Landsat iegūtos fotouzņēmumus un izmantoja GPS precīzās navigācijas iekārtas. ”Apmēram piecu dienu laikā mēs varējām kartē iezīmēt teritoriju, ko maiji bija apdzīvojuši Jukatanas pussalā,” stāsta R. Freitss ar kolēģiem. ”Ja mēs būtu gājuši kājām, kartes sastādīšanai būtu nepieciešami vismaz simts gadi.”

[Shēma/Attēli 22., 23. lpp.]

(Pilnībā noformētu tekstu skatīt publikācijā)

KO VAR REDZĒT GPS UZTVĒRĒJĀ

Precīza atrašanās vieta

Tiek parādīts ģeogrāfiskais platums un garums

Laiks un datums

Kompass

Augstums

Karte

Tās mērogu var gan palielināt, gan samazināt. Braucot ar automašīnu, šo karti var izmantot, lai nokļūtu vietā, kur nekad nav būts

Azimuts

Vadoties pēc kompasa un īpašas bultiņas, var atrast atpakaļceļu, kā arī ir iespējams noteikt attālumu, kas vēl jāveic

Antena

Dabiskā lielumā

Pavadoņu novietojums

Šeit parādīts, kurus no 24 pavadoņiem uztvērējs var ”redzēt”

Signāla intensitāte

Ja no kāda pavadoņa vairs netiek saņemti signāli (gaiši pelēkais stabiņš), uztvērējs izmanto citu pavadoņu signālus, lai noteiktu atrašanās vietu

[Norāde par attēlu autortiesībām 22. lpp.]

Zemeslodes attēli 21.—23. lpp.: Mountain High Maps® Copyright © 1997 Digital Wisdom, Inc.