Entwicklung der Navigation: Von Militär und Marine zur Öffentlichkeit

Zum Navigieren gehören Positionsbestimmungen, Berechnungen des Weges zum Ziel sowie Führen und Halten des optimalen Kurses. In der Steinzeit und im Mittelalter nahmen unsere Vorfahren die Gestirne zu Hilfe. Der homo technicus der Neuzeit nutzt die Raumfahrt und bedient sich der Satellitentechnik.
In den 60er Jahren platzierten die USA und die Sowjetunion ihre ersten militärischen Navigationssatelliten im Weltraum. Sie dienten vor allem der präzisen Positionsbestimmung von Schiffen und U-Booten. Die auf der Erde befindlichen Empfänger waren mit Röhren bestückt und füllten ganze Schränke. Auch sie wurden zunächst nur bei den Seeflotten der beiden Supermächte eingesetzt.

Dass Navigation auch anderweitig genutzt werden könnte, war vor 40 Jahren nahezu unvorstellbar. Navigation und Kommerz schienen einander sogar ganz auszuschließen. Und an einen Navigationsboom wagten nicht einmal Science-Fiction-Autoren in ihren kühnsten Ideen zu denken, geschweige denn, ihn zu prophezeien.

Wie funktioniert Satellitennavigation?

Die Technologie, die zu Beginn in erster Linie militärischen Zwecken diente, ermöglicht es dem Benutzer, mit Hilfe eines Geräts für den Empfang von Signalen einer Satellitenkonstellation seine zeitliche und räumliche Position jederzeit exakt zu bestimmen.
Das Funktionsprinzip ist einfach: die zu der Konstellation gehörenden Satelliten sind mit einer Atomuhr für extrem genaue Zeitmessungen ausgerüstet. Die Raumflugkörper senden Signale aus, die verschlüsselte Informationen über den Sendezeitpunkt und die genauen Bahndaten der Satelliten enthalten. Das Empfangsgerät auf der Erde, das beispielsweise in einem Mobiltelefon untergebracht sein kann, besitzt einen Speicher für die übertragenen genauen Koordinaten der jeweiligen Satellitenumlaufbahn. Beim Empfang eines Signals kann somit der Satellit, von dem das Signal ausgestrahlt wurde, festgestellt sowie die Laufzeit des Signals und damit auch die Entfernung zum Sendesatelliten berechnet werden. Werden gleichzeitig Funksignale von mindestens vier Satelliten empfangen, ist eine genaue Positionsbestimmung möglich.
Warum vier Satelliten? Man benötigt drei Satelliten für die räumliche Bestimmung sowie eine vierte Referenz, um den Uhrenfehler des Empfängers zu bestimmen, da dieser keine hochpräzise Atomuhr besitzt.

Navigation wird zum Milliardengeschäft

Drei Jahrzehnte später hatte sich die Situation bereits grundlegend verändert. Mit der Einführung des Global Positioning Systems (GPS) in den USA und des Global Navigation Satellite Systems (GLONASS) in der Sowjetunion wurde in den 90er-Jahren eine neue Qualität bei der Navigation erreicht.
Dank der Fortschritte in der Mikroelektronik wurden die Empfänger immer kleiner und billiger. Beide Satellitensysteme boten deshalb von Anfang an zwei Signale mit unterschiedlicher Qualität an: ein hochpräzises verschlüsseltes Signal für militärische Einrichtungen sowie ein allgemeines Signal für die zivile Nutzung.

Inzwischen hatte sich der zivile Markt zu einem Multimilliarden-Dollar-Geschäft entwickelt. 90 % aller GPS-Empfänger dienen zivilen Zwecken. Für 2020 werden weltweit mehr als 3 Milliarden Nutzer prognostiziert. Sicher ist: Satellitennavigationssysteme werden im täglichen Leben eine immer wichtigere Rolle spielen, so wie dies vor 20 Jahren bei Personalcomputern zu beobachten oder vor zehn Jahren beim Internet der Fall war. Das unermessliche Anwendungs-Potenzial lässt sich heute nicht einmal abschätzen.