Segment kosmiczny GPS: 24 satelity na 6 kołowych orbitach po 4 satelity na każdej orbicie, umieszczone 20200 km nad powierzchnią Ziemi pod kątem 55° do równika.

Globalny System Pozycjonowania czyli w skrócie GPS (Global Positioning System) zaczęto tworzyć od roku 1973 na potrzeby marynarki i lotnictwa Stanów Zjednoczonych. Składa się on z trzech segmentów: kosmicznego, kontrolnego oraz użytkownika. W skład tego pierwszego wchodzą 24 satelity. Każdy z nich potrzebuje 12 godzin na okrążenie orbity. Satelity rozmieszczone są tak, aby co najmniej 5 z nich było widocznych z każdego punktu Ziemi. Na segment kontrolny składają się: Główna Stacja Kontrolna (Master Control Station) oraz cztery stacje monitorujące. Główna Stacja Kontrolna znajduje się w Bazie Sił Powietrznych Falcon w Colorado Springs, a stacje monitorujące rozmieszczone są w różnych miejscach na całym świecie. Trzeci segment - czyli segment użytkownika to po prostu urządzenia GPS odbierające i przetwarzające sygnał nadawany z satelitów w celu wyznaczenia odpowiedniej pozycji.
Zasada działania GPS opiera się na pomiarach odległości pomiędzy czterema satelitami a odbiornikiem. Każdy satelita wyposażony jest w cztery cezowe zegary atomowe i bezustannie wysyła za pośrednictwem fal radiowych informację o lokalnym czasie. Aby obliczyć odległość od satelity, odbiornik GPS mierzy czas, który upłynął pomiędzy wysłaniem a odbiorem sygnału, a różnicę między tymi dwiema wartościami mnoży przez prędkość światła, czyli prędkość rozchodzenia się fal radiowych. Kiedy wyznacza się odległość od pierwszego satelity, wiadomo, że odbiornik GPS znajduje się gdzieś na powierzchni sfery o środku w satelicie i promieniu równym odległości od niego. Znając odległość od drugiego satelity, można zawęzić ten obszar do okręgu, który powstaje z przecięcia obydwu sfer. Dystans, który dzieli trzeciego satelitę od odbiornika, pozwala ograniczyć obszar poszukiwań do dwóch punktów, z których jeden jako niemożliwy można spokojnie odrzucić. I teoretycznie dane te wystarczałyby do dokładnego wyznaczenia odległości, ale odbiornik GPS wyposażony jest jedynie w zegar kwarcowy, który nie umożliwia wystarczająco dokładnego pomiaru czasu, ponieważ cezowy zegar atomowy kosztuje, bagatela, około pół miliona złotych. Dlatego właśnie potrzebny jest czwarty satelita, dzięki któremu możliwa staje się synchronizacja zegara kwarcowego odbiornika z atomowym satelity.
Najprostszy odbiornik GPS pozwala określić lokalizację z dokładnością do kilku metrów.
Global Positioning System stworzony został w połowie lat siedemdziesiątych z myślą o zastosowaniu wojskowym. Szybko jednak dostrzeżono możliwości, jakie daje cywilnym użytkownikom. Jednym z najbardziej spektakularnych przykładów wykorzystania GPS była budowa tunelu pod kanałem La Manche, łączącym angielskie Dover z francuskim Calais. Inżynierowie drążący tunel z obu stron kanału używali odbiorników GPS, aby mieć pewność, że połączenie będzie precyzyjne. Innym sposobem wykorzystania GPS są badania migracji zwierząt. Przytwierdzone do wędrujących osobników nadajniki przesyłają informację o przebytej trasie, co pozwala naukowcom lepiej poznać obyczaje poszczególnych gatunków.
Szczególnie szybko rozwijającą się gałęzią nawigacji satelitarnej są wszystkie usługi związane z lokalizacją pojazdów. Nie tylko pozwalają zbłąkanym kierowcom dotrzeć do upragnionego celu, ale również pomagają mierzyć natężenie ruchu. Podłączone do pojazdów policyjnych, karetek pogotowia czy jednostek straży pożarnej, umożliwiają szybszą reakcję na zagrożenia. W systemy nawigacji satelitarnej wyposażane są także wielkie ciężarówki, które muszą pokonywać bardzo długie trasy. W przypadku kradzieży transportu namierzenie i odnalezienie zrabowanego pojazdu staje się dużo łatwiejsze. System GPS pomaga również w nawigacji lotniczej i morskiej.
Obecnie system ten jest dostępny dla każdego. Wiele modeli odbiorników GPS może być zamontowana w samochodzie i służyć kierowcom jadącym w nieznane trasy. Urządzenia te pozwalają ustalić między innymi trasę przejazdu, prędkość, długość postojów, zużycie paliwa itp. Szczególnie przydatne są funkcje zapewniające ochronę pojazdów i ładunków przed kradzieżą czy możliwość kontroli pracy kierowców
Od 2002 roku w USA sprzedawane są zegarki z miniaturowym modułem GPS pozwalającym rodzicom na sprawdzanie lokalizacji dziecka za pośrednictwem Internetu lub telefonu. W sytuacji zagrożenia dziecko może wcisnąć specjalny przycisk. Wtedy zegarek wysyła sygnał na policję.
Rosja dysponuje własnym, zastrzeżonym dla wojska systemem nawigacji satelitarnej GLONASS.

---

Artystyczna wizja satelity GIOVE-A na orbicie

Unia Europejska postanowiła również uruchomić systemem nawigacji satelitarnej nazwanej Galileo. Galileo ma dysponować własną siecią 30 satelitów; 27 aktywnych i trzech zapasowych - umieszczonych na trzech orbitach. Pierwsze cztery satelity Galileo mają polecieć na orbitę w roku 2008. Pozostałe 26 obiektów będzie tam stopniowo wysyłanych aż do roku 2010, w którym przewiduje się zakończenie budowy systemu. Będzie to system zarządzany przez organy cywilne i położy kres uzależnieniu Europy od kontrolowanego przez Pentagon GPS. Korzyści, jakie Galileo przyniesie europejskiej gospodarce, będą olbrzymie. Szacuje się, że projekt stworzy ok. 150 tysięcy miejsc pracy. Za 10 lat z usług nawigacji satelitarnej korzystać ma ponad 400 mln osób, a rynek usług i sprzętu wyniesie 300 mld euro rocznie. Koszt projektu wynosi 4 mld euro, z czego dwie trzecie wydadzą firmy prywatne, a jedną trzecią budżet Unii Europejskiej.
8 grudnia 2005 roku na orbitę wystrzelono pierwszego testowego satelitę systemu Galileo - Giove-A. Porusza się się on po orbicie na wysokości 23222km nad Ziemią. Zadaniem Giove-A będzie przetestowanie kluczowych komponentów sieci Galileo, między innymi zegarów atomowych. Satelita musi też "zagospodarować" częstotliwości radiowe, które na mocy międzynarodowych umów zostały przydzielone Galileo. Wiosną 2006 roku do pierwszego satelity dołączy brat bliźniak - GIOVE-B. Wtedy ESA rozpocznie testowanie ubogiego jeszcze, ale już systemu.

---

« Poprzednia