GPS vēsture

Navigēja arī pirms GPS un tāpat nonāca galā

Mūsdienu GPS navigācija ir tikai pārdesmit gadu sena, taču savu atrašanās vietu prata noteikt jau sen pirms satelītu ienākšanas. Vietām šī prasme ir aizmirsusies pat profesionāliem jūrniekiem, taču papildu viedtālruņiem un navigācijas iekārtām ir lietderīgi

zināt, ko darīt, ja signāla no debesīm nav, vai arī kabatas iekārtas akumulators ir nosēdies.

Bākas un kartes ir eksistējušas gadu simtiem, pat gadu tūkstošiem. Zvaigznes rādīja ceļu naktīs, senie jūrasbraucēji uzturēja acu kontaktu ar krastu un tālu atklātā jūrā pat nedevās. Tā ar nestabilām laivām izdevās apdzīvot arī Klusā okeāna salas, kas atrodas pietiekami tuvu cita citai un kur bieži naktīs ir skaidras debesis.

Pirms tūkstošiem gadu tika šķērsota Dienvidķīnas jūra un Indijas okeāns ar musoniem, jo tie vienmēr pūta konkrētā virzienā un ļāva divas reizes gadā ar aizmugures vēja spēku šķērsot atklāto jūru, nebaidoties kļūdīties. Tajā pašā laikā tālu ziemeļos dzīvojošie islandieši izmantoja īpašu gludi nopulētu (gaismu polarizējošu( kristālu – t. s. Saules akmeni, lai atrastu saules atrašanās vietu arī mākoņainā laikā, kas ziemeļpuses jūrās ir bieža parādība. Pēc saules varēja arī aptuveni noteikt virzienu un atrašanās vietu.

Kompass – diezgan jauns izgudrojums

Kompass, kas mūsdienās šķiet tik vienkāršs darbarīks, tika izgudrots Ķīnā tikai pārsimts gadus pirms Kristus, un Eiropā tas nokļuva kopā ar persiešiem 13. gadsimtā. Magnētiskā kompasa adata ir magnetizēta un atrodas uz kompasa adatas – smailes, kas ļauj bultai atbilstoši zemes magnētiskajam laukam ieņemt virzienu ziemeļu-dienvidu virzienā. Kompasi un kartes jūrasbraucienus un ceļošanu arī pa neapdzīvotu kontinentu padarīja ievērojami vienkāršākus – kartes kļuva precīzākas un pat Igaunijas piekraste viduslaiku zīmējumos ieguva jau atpazīstamu formu.

Polārzvaigzne – kā noteikt savu atrašanās vietu pēc tās?

Ļoti vecs un drošs veids, kā noteikt savu atrašanās vietu, ja kompasa nav pa rokai, ir pēc Polārzvaigznes. Šī spilgtā zvaigzne ziemeļu puslodē palīdz atrast ziemeļu virzienu, jo debesīs vienmēr atrodas it kā virs Ziemeļpola. Kad virziens ir skaidrs, var noteikt arī savu platuma grādu – zvaigznes pacelšanās leņķis ir aptuveni tāds pats kā platuma grāds.

Fotografējot zvaigžņotās debesis ar garu ekspozīciju, ir redzams – viss griežas ap Polārzvaigzni. Šis virziens arī ir ziemeļu virziens, un pacelšanās leņķis attiecībā pret horizontu nosaka skatītāja platuma grādu. Foto: (CC) Kevin Hadley / Wikipedia

Savu platuma un garuma grādu precīzai noteikšanai vajadzēja zināt arī precīzu pulksteņlaiku, kas līdz 16. gadsimtam tika noteikts ar smilšu un ūdens pulksteņiem. 1760. gados izdevās uzbūvēt tādu kuģa pulksteni, kas rādītu pareizu laiku arī uz pamatnes, kas šūpojas, un beidzot ļāva noteikt atrašanās vietu jebkādos laika apstākļos.

Sekstants – precīzs stūra mērītājs precīzas atrašanās vietas noteikšanai

Precīzs leņķa mērīšanas rīks, kuru daži jūrnieki joprojām zina kā rezerves variantu, ja nobrūk kāda elektronika, ir sekstants, kurš navigācijas arsenālā parādījās tikai 1757. gadā. Ar to var precīzi izmērīt jebkura debess ķermeņa leņķi attiecībā pret horizontu un, zinot precīzu laiku, aprēķināt savu

Leņķa noteikšana ir šķietami vienkārša, sarežģīti ir vēlāk veikt atbilstošos aprēķinus. Puse spoguļa mērītājam rāda horizontu, otra puse mērāmo spilgto debess ķermeni (Polārzvaigzni vai sauli). Ar sekstantu pagriežot debess ķermeni ar otru spoguļa pusi uz t. s. horizontu, var noteikt debess ķermeņa leņķi attiecībā pret horizontu.

Radio vada ceļu

1906. gadā pirmo reizi izmantoja radio sakarus, lai noteiktu virzienu – uz kuģa uzstādīja ierīci, kuru pagriežot varēja precīzi uzzināt radio signāla avotu. Tā radās pirmās radio bākas, kas norādīja virzienu uz ostu arī tālu aiz apvāršņa esošiem kuģiem.

1930. gados parādījās pirmās auto navigācijas ierīces – mazliet novirzoties var teikt, ka tās nebija nekādi tehnoloģiju augstākie sasniegumi, bet uz automobiļa instrumentu paneļa nostiprināmi pagriežami karšu ruļļi, kurus blakussēdētājs varēja pagriezt atbilstoši tam, kurā krustojumā nonāca.

II Pasaules kara laikā tika izveidots pirmais radio navigācijas risinājums jūrasbraucējiem – LORAN, kas ar četrām atbalsta stacijām ļāva navigēt ASV un Kanādas austrumu piekrastē.

Mākslīgajam zemes pavadonim jau pēc dažiem gadiem sekoja sakaru satelīti

Par satelītu laikmeta sākumu var gan uzskatīt 1957. gadu, kad Padomju Savienība nosūtīja pirmo sputņiku jeb mākslīgo pavadoni orbītā, taču par GPS navigācijai līdzīga risinājuma sākumu var uzskatīt 1962. gadu, kad no septiņiem satelītiem sastāvošā TRANSIT sistēma palīdzēja noteikt savu atrašanās vietu uz zemes – gan ļoti aptuveni. Taču, salīdzinājumā ar sekstantu un kompasu, sistēma bija ātrāka un drošāka, lai gan precizitāte vēl nebija ļoti laba.

Pēc tam satelītu navigācija kļuva aizvien precīzāka, līdz 2000. gada 1. maijā pēc ASV karaspēka lēmuma GPS sāka rādīt atrašanās vietu pārsimts metru vietā ar dažu metru precizitāti. Tagad ar mobilajā tālrunī, viedpulkstenī vai atsevišķā navigācijas ierīcē esoša GPS palīdzību savu atrašanās vietu varam noteikt jau ar metra precizitāti. Parasti ar to pietiek, lai atrastu īsto ceļu vai nepieciešamo apstāšanās vietu