Wanneer kaarten alleen niet voldoende zijn — Het verbazingwekkende Global Positioning System
DOOR ONTWAAKT!-CORRESPONDENT IN AUSTRALIË
HET gezicht van de jonge wandelaarster was nat van de transpiratie door haar zware inspanningen op zo’n warme dag. Met haar schouders herschikte zij haar zware, met overlevingsspullen gevulde rugzak om de last wat te verlichten. Zij bestudeerde haar opengevouwen wandelkaart zorgvuldig, maar tot haar ontzetting herkende zij niets in het omliggende gebied. Al gauw bekroop haar een angstig gevoel van ongerustheid. „Ik zal toch niet verdwaald zijn?”, zuchtte ze.
Plotseling klaarde haar gezicht echter op. Ze haalde een instrument in een beschermhoes uit haar rugzak en toetste wat informatie in. Na een paar tellen begon zij te stralen. Vlug maakte zij haar bagage weer in orde en ging op pad met de zelfverzekerdheid van iemand die precies weet waar hij naartoe gaat.
Hoe kon deze wandelaarster zo snel en gemakkelijk te weten komen hoe zij uit een schijnbaar hopeloze situatie moest komen? Door gebruik te maken van een opmerkelijk hulpmiddel dat bekendstaat als het Global Positioning System (GPS). Hierdoor kon zij precies weten waar zij was en waar zij naartoe moest. Wat is dit verbazingwekkende systeem, het GPS, precies?
De volledige naam is het Navstar Global Positioning System. Navstar is een acroniem voor Navigation Satellite Time and Ranging System. GPS werd aanvankelijk voor het Amerikaanse leger ontwikkeld, maar het is nu voor iedereen waar ook ter wereld beschikbaar. De eerste satelliet die voor het functioneren van GPS nodig was, werd in 1978 gelanceerd. Thans gebruikt het volledige systeem 21 Navstar-satellieten plus 3 actieve reservesatellieten die zich in een baan om de aarde bevinden. Ze bevinden zich allemaal in een baan op ongeveer 20.200 meter boven de aarde die elk een hoek van 55 graden met de evenaar maken. In deze configuratie zijn overal op het aardoppervlak altijd op zijn minst vier satellieten beschikbaar.
Uiterst precieze tijdsbepaling vereist
De satellieten zenden op specifieke, vaststaande tijden radiosignalen uit en door de precieze tijd te meten waarop een signaal ontvangen wordt, kan de Navstar-ontvanger de afstand tot de satelliet bepalen. De impuls doet er ongeveer een elfde seconde over om de aarde te bereiken. Vervolgens vermenigvuldigt de ontvanger dit getal met de lichtsnelheid, wat met verbazingwekkende nauwkeurigheid de afstand tot de satelliet oplevert. De tijdmeting moet echter exact zijn, omdat een afwijking van slechts een miljoenste seconde tot een fout van ongeveer 300 meter leidt!
Hoe kan de tijd zo ongelooflijk nauwkeurig worden bijgehouden? Dit wordt gedaan met behulp van geavanceerde atoomklokken in de satellieten. De auteur Tom Logsdon geeft in zijn boek The Navstar Global Positioning System de volgende uitleg: „De Blok II-satellieten . . . hebben vier uiterst nauwkeurige klokken aan boord — twee cesium atoomklokken en twee rubidium atoomklokken. Deze klokken zijn zo stabiel en nauwkeurig dat ze slechts ongeveer één seconde per 160.000 jaar zouden afwijken”!
In de praktijk vangt een ontvanger zoals die van onze wandelaarster signalen van vier of meer satellieten op en berekent de afstand tot elk. Die afstanden worden dan gebruikt om de geografische breedte, lengte en hoogte van de draagbare ontvanger vast te stellen. De uitkomst is op het scherm van de GPS-ontvanger te lezen. Voor een nauwkeurige plaatsbepaling zijn op zijn minst vier satellieten nodig. De draagbare ontvangers zijn licht en niet duur — ze zijn ongeveer net zo groot en duur als een mobiele telefoon.
Beter dan conventionele kaarten?
GPS-ontvangers geven niet alleen de exacte plaats van de ontvanger aan, maar ook, als de details betreffende de gewenste bestemming juist ingevoerd worden, de te volgen richting. In dat opzicht overtreffen instrumenten zoals GPS de nauwkeurigste conventionele kaarten. Wanneer u met behulp van een kaart de weg probeert te vinden, kunt u bijvoorbeeld belemmerd worden door variabelen als hoge bomen of zelfs door dichte begroeiing. De afwezigheid van kenmerkende richtpunten (vooral op zee en in woestijnen), alsook duisternis en mist zijn slechts enkele van de andere omstandigheden die het gebruik van een kaart moeilijk of zelfs helemaal onmogelijk kunnen maken. Met de GPS-ontvanger kunnen kaarten natuurlijk niet afgeschaft worden, maar hij werkt uitstekend in combinatie met kaarten. De ontvanger kan heel nuttig worden gebruikt om schepen bij mist een haven binnen te loodsen, om in drukke havens containers te traceren en voor vele andere commerciële toepassingen.
Hier volgen enkele van de andere toepassingen die vorm gaan aannemen naarmate GPS verder ontwikkeld wordt.
● Gevaarlijke ijsbergen traceren.
● Weersvoorspellingen.
● Precisielandingen van vliegtuigen.
● Gezonken schepen opsporen.
● Traceer- en navigatiesystemen voor auto’s.
● Nauwkeurige verspreiding van kunstmest.
Onze wandelaarster werd dus geleid door dit unieke satellietsysteem, dat een nauwkeurige bepaling van haar positie gaf en precieze informatie verschafte toen er dringend behoefte aan was. Zij verkreeg bovendien instructies betreffende de juiste looprichting, en uiteindelijk bereikte zij veilig haar bestemming. Ja, net toen zij dacht verdwaald te zijn, werd zij geholpen door het verbazingwekkende Navstar Global Positioning System!
[Kader/Illustratie op blz. 22]
In 1984 gebruikte Ron Frates, een zakenman uit Oklahoma, het Global Positioning System (GPS) als hulp bij het zoeken naar overblijfselen van oude Maya-nederzettingen die onder het dichte gebladerte van het oerwoud in Guatemala en Belize schuilgaan. Frates combineerde Landsatfoto’s met precieze navigatie door GPS. „Wij waren in staat de omvang van de Maya-beschaving op Yucatán in ongeveer vijf dagen op kaart vast te leggen”, meldden Frates en zijn collega’s. „Te voet zou dit werk minstens honderd jaar in beslag hebben genomen.”
[Diagram op blz. 22, 23]
(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)
WAT HET GPS KAN AANGEVEN
Uw precieze locatie
De coördinaten voor geografische breedte en lengte worden aangegeven
De tijd en de datum
Een kompas
Uw hoogte
Een elektronische kaart
Die kan in- en uitgezoomd worden. In de auto kunt u die gebruiken om op een bestemming te komen waar u nog nooit geweest bent
Uw ware peiling
Een elektronische kompasroos en -naald kunnen de weg naar huis aangeven en de afstand die u nog moet afleggen
Antenne
Ware grootte
Satellietstatus
Dit beeld laat zien welke van de 24 satellieten uw ontvanger aan de hemel kan „zien”
Signaalsterkte
Als sommige satellieten geblokkeerd worden (grijs balkje), gebruikt de ontvanger alternatieven om uw plaats te blijven bepalen
[Illustratieverantwoording op blz. 22]
Globes on pages 21-3: Mountain High Maps® Copyright © 1997 Digital Wisdom, Inc.