Dr. Werner Gruber ist Experimentalphysiker an der Universität Wien.
Durch Bücher und Bühnenauftritte ist er als "Physiklehrer der Nation"
bekannt.
Viele nutzen es, manche verlassen sich darauf und andere wiederumübertreten dafür sogar Verbote. Im Osten Deutschlands wurde eine Frau
vor ein paar Jahren von ihrem Navi durch die Straßen geführt, als
plötzlich auf einer Überlandstraße das Weiterfahren aufgrund von
massiven Schneefalls verboten wurde. Die Dame stieg aus dem Auto aus,
räumte die Straßensperren zur Seite und fuhr weiter -rund 100 Meter,
um dann im Schnee stecken zu bleiben. Später gab sie dann zu
Protokoll: "Ich musste ja weiterfahren- das Navi hat es gesagt." Da
sollte man vielleicht etwas vorsichtiger sein. Das Navi dient der
groben Orientierung, aber nicht mehr.
Ursprünglich für Raketenangriffe gedacht
Das GPS-System wurde von den Amerikanern entwickelt, damit Raketen
besser ihr Ziel treffen. Dass es heute fast in jedem Auto zu finden
ist, hätte wohl niemand geglaubt. Zu Beginn, seit Mitte 1995, wurde
das Signal verrauscht, als dann das System aber ausgetrickst wurde,
gab man es ab Mai 2000 öffentlich frei. Damit hatte man eine
Genauigkeit von weniger als 10 Meter. Aber wie funktioniert das
alles? Für dieses Positionssystem benötigt man mindestens 24
Satelliten, die um die Erde kreisen. Da diese Satelliten aber nur
eine Lebensdauer von rund sieben Jahren haben, teilweise aber
bedeutend länger funktionieren, kreisen im Moment 31 GPS-Satelliten
in ungefähr 20.200 Kilometern Höhe über unseren Köpfen. Jeder
einzelne kostet über 120 Millionen Euro, dafür kreist er immerhin
auch gleich zwei Mal täglich über unsere Köpfe hinweg.
4 Parameter zur Standortbestimmung
Nun muss nur mehr der genaue Ort bestimmt werden, wo wir uns
befinden. Orte gibt man am besten in einem Koordinatensystem an,
dafür reichen zwei Koordinaten. Denkt man aber global, braucht man
drei Koordinaten, denn wir könnten uns auch auf einem Berg befinden
oder 10 Meter entfernt in einem Tal. Und da sich die Erde auch
weiterdreht -die Satelliten ebenso -müssen wir noch wissen, wann wir
wo sind. Also müssen vier Parameter bestimmt werden.
Jeder Satellit weiß, wo er ist, und das sehr genau. Dafür hat er
mehrere Atomuhren an Bord.
Jeder Satellit schickt ein Signal aus, dieses Signal enthält die
genaue Position und die Zeit des Abschickens. Diese Signale werden
kugelförmig abgestrahlt. Ist der Satellit weiter weg, dann ist die
Kugel größer, ist er direkt über uns, ist die Kugel kleiner. Nun
müssen wir nur mehr bestimmen, wo sich die Kugelschalen treffen.
Dafür muss man nur ein einfaches Gleichungssystem lösen, wo man die
Positionen und Zeiten einsetzt. Da es vier unbekannte Werte -drei für
den Ort, einen für die Zeit -gibt, brauchen wir mindestens vier
Satelliten, um die genaue Position zu bestimmen.
Fehler im Kartenmaterial
Warum geleitet uns das GPS gelegentlich auf die falsche Fahrbahn oder
empfiehlt uns, gegen die Einbahn zu fahren? Nicht das GPS macht den
Fehler, sondern die Navicomputer, die mit billigem Kartenmaterial
gefüttert wurden. Denn die Physik funktioniert immer.