Kui kaartidest üksi ei piisa — hämmastav globaalne asukoha määramise süsteem

”ÄRGAKE!” AUSTRAALIA-KORRESPONDENDILT

NOORE matkaja nägu oli kaetud higiga, kuna päev oli palav ja ta oli end pingutanud. Ta liigutas õlgu, et teha veidigi kergemaks see varustusekoorem, mida ta seljakotiga enda elus hoidmiseks kaasas tassis. Naine laotas ettevaatlikult matkakaardi lahti ja uuris seda, kuid enda kohkumuseks ei leidnud ta sellel ühtki ümbritseva maastikuga sarnast kohta. Peagi tundis ta, kuidas meeleheide ja ärevus temas võimust võtavad. ”Ei või olla, et ma ära olen eksinud,” oigas ta.

Kuid äkitselt ta ilme rahunes. Kätt seljakotti sirutades tõmbas ta sealt välja kaitsvasse karpi pakitud aparaadi ja sisestas mõned andmed. Mõne hetke pärast ilmus ta näole naeratus. Seejärel kohendas ta kiiresti kandamit seljas ja astus edasi sellise inimese enesekindlusega, kes teab täpselt, kuhu ta läheb.

Kuidas õnnestus sellel matkajal näiliselt lootusetust olukorrast nii kiiresti ja nii kerge vaevaga väljapääs leida? Ta kasutas tähelepanuväärset abivahendit, globaalset asukoha määramise süsteemi, mis on tuntud kui GPS (Global Positioning System). See andis talle teada ta täpse asukoha ning näitas kätte tee, mida mööda minna. Mida see hämmastav GPS-süsteem endast täpselt kujutab?

Süsteemi täielik nimetus on Navstari globaalne asukoha määramise süsteem. (Navstar on akronüüm sõnadest Navigation Satellite Time and Ranging System.) GPS mõeldi esmalt välja USA armee tarbeks, kuid praegu on see kättesaadav kõigile inimestele kogu maailmas. Esimene GPSi toimimiseks vajalik satelliit lennutati õhku aastal 1978. Nüüd on kogu süsteemi käsutuses 21 Navstari satelliiti pluss 3 tegutsevat tagavarasatelliiti. Need on saadetud 20196-meetristele orbiitidele ning iga orbiidi tasand on ekvaatori tasandi suhtes 55 kraadi kaldu. Sellise paigutuse korral on maakera mistahes punktis igal ajal korraga nähtaval vähemalt neli satelliiti.

Oluline on sekundi murdosa täpsusega aega mõõta

Satelliidid edastavad raadiosignaale teatud kindlatel aegadel, ning kui mõõta täpselt ära signaali kohalejõudmisaeg, saab määrata satelliidi kauguse GPS-vastuvõtjast. Signaalil kulub maa peale jõudmiseks umbes üheteistkümnendik osa sekundist. Seejärel korrutab vastuvõtja selle arvu valguse kiirusega, sel moel saab mõõta kauguse satelliidini hämmastava täpsusega. Aega tulebki täpselt mõõta, sest isegi sekundi miljondikosaga eksimise tagajärjeks on umbes 300-meetrine viga!

Kuidas on võimalik aega nii uskumatult täpselt mõõta? Seda võimaldavad satelliitidel asuvad keerukad aatomkellad. Oma raamatus ”The Navstar Global Positioning System” selgitab autor Tom Logsdon: ””Block II” satelliitidele .. on paigutatud neli äärmiselt täpset kella — kaks tseesiumaatomkella ja kaks rubiidiumaatomkella. Need kellad käivad nii stabiilselt ja täpselt, et nende suhteline viga on umbes üks sekund 160000 aasta kohta”!

Praktikas tähendab see seda, et niisugune vastuvõtja, mida kasutas ka meie matkaja, kellest oli juttu artikli algul, püüab kinni neljalt või enamalt satelliidilt tulnud signaalid ja arvutab välja kauguse nende kõigini. Neid vahekaugusi kasutatakse seejärel selleks, et leida kaasaskantava vastuvõtja asukoha koordinaadid pikkus- ja laiuskraadides ning kõrgus merepinnast. Saadud tulemus kuvatakse seejärel GPS-vastuvõtja ekraanile. Täpse asukoha määramiseks on vaja vähemalt nelja satelliiti. Kaasaskantavad vastuvõtjad on kerged ja suhteliselt odavad ning suuruse ja hinna poolest üldjoontes võrreldavad kaasaskantavate telefonidega.

Kas GPS on tavalistest kaartidest parem?

GPS-vastuvõtjad ei näita ära üksnes vastuvõtja täpse asukoha, vaid ka teekonna, mida järgida, kui soovitud sihtkohta puudutavad detailid on õigesti sisestatud. Selles suhtes on GPSi-laadsed aparaadid enamikust täpsetest tavalistest kaartidest paremad. Näiteks võivad olla kaardi järgi tee leidmisel takistuseks mitmesugused muutlikud tegurid nagu suured puud või isegi tihe taimestik. Eriliste tunnusjoonteta maastik (eriti ookeanid ja kõrbed), pimedus ja udu võivad samuti kaardi kasutamise raskeks teha ning sellest ei pruugigi mingit abi olla. Muidugi ei kaota GPS-vastuvõtja vajadust kaartide järele, seda saab väga edukalt kasutada koos maismaa- ja merekaartidega. Sellest on väga palju kasu, kui on vaja laevu udu korral sadamasse juhtida ja tiheda liiklusega sadamates kaubakonteinerite liikumist jälgida, samuti võib seda kasutada mitmetel teistel kaubanduslikel eesmärkidel.

Kuna GPSi arendatakse pidevalt edasi, on see leidnud kasutamist mõnedes teisteski valdkondades, mis on järgnevalt mainitud.

● Ohtlike jäämägede jälgimine.

● Ilmaennustamine.

● Lennukite täppismaandumine.

● Uppunud laevade leidmine.

● Jälgimis- ja navigeerimissüsteemid autodele.

● Väetise täpne laotamine.

Meie matkajat juhtiski see ainulaadne satelliitsüsteem, mis andis talle ülevaate tema täpsest asukohast ja andis hinnalist teavet siis, kui ta seda kõige rohkem vajas. Peale selle sai ta juhiseid selle kohta, mis suunas on õige edasi minna, ning viimaks jõudiski ta kindlasse kohta. Jah, just siis, kui ta end juba eksinuks pidas, sai ta abi hämmastavalt Navstari globaalselt asukoha määramise süsteemilt!

[Kast/pilt lk 22]

Aastal 1984 kasutas Oklahoma ärimees Ron Frates globaalset asukoha määramise süsteemi (GPS) selleks, et aidata tiheda džunglilehestiku alt üles leida muistsete maajade asulate jäänused Guatemalas ja Belizes. Frates ühendas omavahel Landsati fotode jälgimise ja täppisnavigatsiooni GPSi abil. ”Me suutsime kaardistada maajade tsivilisatsiooni ulatuse Yucatánil umbes viie päevaga,” teatasid Frates ja ta kolleegid. ”Jala käies oleks see vähemalt sada aastat aega võtnud.”

[Joonis/pildid lk 22, 23]

(Kujundatud teksti vaata trükitud väljaandest.)

MIDA VÕIB GPS NÄIDATA

Sinu täpne asukoht

Näha on koordinaadid pikkus- ja laiuskraadides

Kellaaeg ja kuupäev

Teekonda jälgiv kompass

Su asukoha kõrgus merepinnast

Asukoht kaardil

Kaarti võib suurendada või vähendada. Autoga sõites võid leida selle abil teekonna sihtkohta, kus sa pole kunagi varem käinud

Sinu suund

Kompass ja suunanäitaja võivad juhatada sulle kätte tagasitee koju ja näidata ära, kui palju maad sul veel minna on

Antenn

Tegelik suurus

Satelliitide seis

Taevakaart näitab, milliseid 24 satelliidist sinu vastuvõtja ”näeb”

Signaali tugevus

Kui mõne satelliidiga pole võimalik ühendust saada (hele näiduriba), kasutab vastuvõtja selle asemel teisi, et sa ikkagi oma õiget asukohta näeksid

[Piltide allikaviide lk 22]

Gloobused lehekülgedel 21—23: Mountain High Maps® Copyright © 1997 Digital Wisdom, Inc.