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)


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
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.