Így navigál a világ 2020-ban: az amerikai GPS és az orosz GLONASS

2020 / 01 / 06 / Bobák Zsófia
Így navigál a világ 2020-ban: az amerikai GPS és az orosz GLONASS
A két ország a hidegháború óta vetélkedik egymással földön, vízen, levegőben, világűrben. De az ellentétek néha kiegészítik egymást, a műholdas navigációs rendszereik kollaborációban érik el legjobb hatásfokukat.

A szovjetek 1957-ben lőtték fel a világ első műholdját, a Szputnyikot. A műhold által kibocsátott rádiójel alapján pontosan meg tudták határozni helyzetét. Az esemény, bármekkora történelmi mérföldkőnek is számított, Amerikában nem okozott felhőtlen örömöt, az aggodalmakat a politikai helyzetre való tekintettel nem lehetett a paranoia számlájára írni. Az Egyesült Államok így mindent bevetve kezdte fejleszteni a saját műholdas navigációs rendszerét. 1964-ben épült ki a Haditengerészet fejlesztésében a Transit, melynek feladata a tengeralattjárók és felszíni hajók helymeghatározása volt. Ekkor még csak négy tagból állt a szatellit flotta. Ez a szerény kezdet adta meg az alapot az 1973-ban megalakuló Navstar (Navigation Satellite Timing and Ranging) GPS-nek, mely később a ma is használatos GPS-szé rövidült és ekkor még elsősorban militáns célokat szolgált a csillagháborús terv keretein belül.

A rendszer megálmodója, Ivan Getting eredeti terve szerint a projekt elnöki bizottság létrehozásával valósult volna meg, azonban Nixon tudományos tanácsadója,   Lee DuBridge a feladat bonyolultságára hivatkozva a következőt javasolta Gettingnek:

„ Túl sok az ember, túl sok a bürokrácia, túl sok a politika, és túl sok ügynökséget kéne bevonni. Miért nem hagyja a Légierőre a dolgot, ahogy mindig is tettük?”

Az első működő prototípust 1978-ban lőtték fel Arizonából. Miután az Egyesült Államok 1986-ban az Operation Eldorado Canyon keretében véletlenül lebombázta a líbiai Francia Nagykövetség épületét, a Boeing megbízást kapott, hogy sürgősen fejlesszék ki a Conventional Air-Launched Air Missile (CALCM) GPS kapcsolatát. 1991-ben, a Sivatagi Vihar akcióban már kilencven százalékos pontossággal találtak célba a rakéták. Lévén, hogy a többi ország navigációs rendszereinek kiépítésében voltak fennakadások, a civil kiszolgálás területén sokáig egyedüliként teljesítette feladatát.

Pontosan emiatt okozott problémát, hogy a rendszer a katonaság kezében van, 1994-től ’98-ig ugyanis a két frekvencián (L1 és L2) sugárzott kódok mellett egy harmadik, SA vagyis selection availability jellel zavarták a polgári célú vételt.

A pontosság így nagyjából száz méteres becslésre csökkent, a ma érvényes, húsz méteres precizitás csak a jel beszüntetésétől, 2000-től áll rendelkezésre, mikor Bill Clinton elnök, belátva, hogy a kereskedelmi célú használatra hatalmas piaci igény kínálkozik eltörölte a tiltást. Az osztott rendszer két frekvenciájából az L1-es C/A kódja a civil szolgáltatást nyújtja, az L1-en és L2-n is elérhető P kód katonai célokra van fenntartva. Mivel az Egyesült Államok rendelkezik a joggal, hogy bármilyen probléma esetén korlátozza a rendszer elérhetőségét, és ezzel lényegében megbénítsa a mai, automatizált világunk infrastruktúráját, sok más ország is saját hálózat kialakításába kezdett.

Egy kis technikai összehasonlítás

A GPS a Galileohoz és BeiDouhoz hasonlóan CDMA (Code Division Multiplex Acces) jelzéssel működik. A GLONASS ezzel szemben sokáig az FDMA-t alkalmazta. A Frequency Division Multiplex Acces a frekvenciatartományt osztja több részre annak érdekében, hogy a sávot több összeköttetés együttes átvitelére is használni tudja. Mivel a CDMA sokkal előnyösebb módszer, és a közös használat elősegítése minden ország érdeke, a legújabb K műholdak már a CDMA jelzésre térnek át.

A GPS irányítása Colorado Springsből, a Légierő Schriever Bázsáról, a GLONASS-é Moszkvából történik. A Galileót viszont két MCC-ból, Központi irányító Központból is felügyelik, így az egyik meghibásodása esetén a másik át tudja venni a funkciók monitorozását.

A GPS nem nyújt túl jó lefedettséget a nehezen elérhető helyeken, mint az Alpok lejtőin, vagy a magas toronyházakkal beépített zsúfolt nagyvárosokban. Az orosz rendszerrel kiegészülve, ami egyszerre minimum nyolc műhold jeleinek vételét jelenti, azonban majdnem százszázalékos teljesítményre képes, különösen a magasabb szélességi fokok környékén.

A GLONASS szatelliteket szerelték fel először az akkoriban korszakalkotónak számító síkbeli lézer-fényvisszaverőkkel. Később, az orosz mintát alkalmazva, az amerikai és európai rendszer is elkezdte a lézer használatát. A fényvisszaverők a földi központokból induló lézersugarat tükrözik vissza és nélkülözhetetlenek a műholdak pontos pálya pozíciójának meghatározásában.

Ami az amerikaiaknak a Transit, az az oroszoknak a Ciklon. Ez volt az első szovjet rádiónavigációs szolgálat, melyet a ballisztikus rakétákat szállító tengeralattjárók irányítására fejlesztettek ki. A hetvenes évekig a lassú, órákig tartó pozicionálást igénylő rendszer nem sokat fejlődött, így 1976-ban, három évvel a Navstar-GPS indulása után megalapították a GLONASS (Global Navigation Satellite System) Egyesült Űr Navigációs Rendszert. Az első szatelliteket, a Kozmosz 1413-at, 1414-et és 1415-öt 1982-ben lőtték fel egy Proton rakéta hátán. Csakhogy, mivel a gyártást nem sikerült határidőre befejezni, ebből kettő az ellen megtévesztését szolgáló ál-műhold volt. Az elterelő hadművelet sikeresnek bizonyult, az Egyesült Államok még sokáig találgatta, mi célt szolgálhat a két „titkos objektum”.

A kilencvenes évek során még több tucat holdat állítottak pályára, annak ellenére, hogy a végső, mai eszközpark csak 24 szatellitet számlál, hasonlóan a GPS-hez. Az akár évenkénti kétszeri indításokra a műholdak tiszavirág élete a magyarázat, a kezdeti idők eszközei még csak néhány évet tudtak szolgálni, ellenben a mai több mint tíz évre tervezett, de a valóságban ezt gyakran meghaladó élettartammal. A rendszer teljes kiépítésében csak egy évvel maradtak le az amerikaiak mögött, de a Szovjetunió felbomlása nagy visszaesést okozott.

A pénzügyi gondok és a hirtelen az emberek nyakába szakadó infláció nem csak a lakosságot sújtotta, az űrprogramra szánt összeget is nyolcvan százalékkal kellett megnyirbálni.

A kétezres évek és Vlagyimir Putyin hozták meg a változást. Az új elnök irányítása alatt a vezetők tekintetüket megint az ég felé fordították és a GLONASS újra látótérbe került. Elindultak a fejlesztések, 2007-ben Kalugában, a városban ahol az űrrepülés atyja, Ciolkovszkij töltötte élete nagy részét, konferenciát tartottak, melyen az elnök kifejezte reményét, hogy a GLONASS „hibátlanul fog működni, kevésbé lesz drága és jobb minőséget nyújt, mint a GPS.” A lakosok pedig „egészséges kereskedelmi hazafiassággal” inkább a hazai fejlesztést fogják preferálni. 2007. május 18.-án a rendszert elérhetővé tették a civil felhasználók számára is. Kereskedelmi téren még nemigen tudtak versenybe szállni a GPS-szel, a vevőkészülékek túl drágának bizonyultak az átlagvevő számára, de a gépkocsikat már a GLONASS vételére alkalmas eszközökkel szerelték fel. A svéd Swepos lett az első vállalat, mely a GLONASS-t alkalmazta, az orosz műholdak ugyanis, jobb pályainklinációjuknak köszönhetően sokkal jobb lefedettséget tudnak nyújtani a sarkokhoz közeli területeken. A Roscosmos 2015-ig elkészült a teljes rendszer kiépítésével, a legújabb generációs K műholdakat pedig 2018 óta állítják pályára.

Az Egyesült Államokon, Kínán, Oroszországon és az európai összefogáson kívül is léteznek országok, melyek tervezik a saját műholdas navigációs hálózat kialakítását. Japán már most rendelkezik a GPS-t kiegészítő rendszerrel, a hét műholddal működő, független Quasi-Zenith Műhold Rendszer elindítását 2023-ra tervezik. Indiában szintén létezik egy regionális hálózat, a NAVIC (Navigation with Indian Constellation), mely szintén kettős, civil és katonai célokat is szolgál, illetve fog szolgálni ettől az évtől kezdve, egyelőre még a polgári felhasználás nem elérhető.

(Forrás: GPSWorld, Fotó: Flickr/noaaphotolib, Wikimedia Commons)


Először lőttek ki hajót sínágyúval – és nem az amerikaiak voltak
Először lőttek ki hajót sínágyúval – és nem az amerikaiak voltak
Először lőttek éles célpontra hajóra szerelt sínágyúval, látványos mérföldkőhöz érve az elektromágneses fegyverfejlesztésben.
Hamarosan időkristályokkal fogunk fizetni
Hamarosan időkristályokkal fogunk fizetni
Az első, szabad szemmel is látható időkristályok fényben „pszichedelikus tigriscsíkokként” villannak fel.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.