Experiments (9th - 13th Grade)

Navigating with satellites - from GPS to Galileo



Navigation im Alltag

 Navigationssatellit des GPS-Systems
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Ein Tag ohne Satellitennavigation ist kaum noch vorstellbar. GPS-Geräte funktionieren nicht mehr. Das Navigationssystem im Auto zeigt die Route nicht mehr an. Kreuzfahrtschiffe müssen im Hafen liegen. Das Öl wird knapp, da große Tanker den Weg nur schwer finden. Flugzeuge verspäten sich, weil sie auf alte Navigationsmethoden zurückgreifen müssen. Rettungsdienste finden den Weg zu Patienten nicht so schnell. Ein Taxi zu nehmen, hat in großen Metropolen wenig Sinn. Unsere Welt ist stark vom verkehr abhängig - und der Verkehr von der Satellitennavigation. In 20.000 Kilometern Höhe bewegen sich über 30 Satelliten des Global Positioning Systems (GPS), damit wir unsere Position und unseren Weg finden - und das mit einer Genauigkeit von bis zu 10 Metern.

 Der Schnittpunkt der drei Kugelschalen um die Satelliten ist die Position des Navigationsger&aumltes.
zum Bild Der Schnittpunkt der drei Kugelschalen um die Satelliten ist die Position des Navigationsgerätes.
Wie funktioniert ein Navigationssystem?

Ein Navigationssatellit sendet ständig Signale zur Erde, wo sie von unseren "Navis" empfangen werden. Der Satellit kann uns - entgegen Darstellungen in manchen Spielfilmen - nicht orten. Erst die Kombination der Signale von mindestens vier Satelliten ermöglicht die exakte Positionsbestimmung. Das Prinzip ist denkbar einfach: Ähnlich der Entfernungsmessung eines Gewitters - bei der man die Zeit zwischen Blitz und Donner mit der Schallgeschwindigkeit multipliziert - messen Navigationsgeräte die Laufzeit des Signals vom Satelliten zum Empfänger. Die Ausbreitung erfolgt natürlich nicht mit Schall-, sondern Lichtgeschwindigkeit, das sind fast 300.000 Kilometer in der Sekunde! Für die genaue Zeitmessung haben die Satelliten keine einfache Stoppuhr an Bord - sie arbeiten mit modernsten Atomuhren. Diese messen die Zeit auf den fünf billiardstel Bruchteil einer Sekunde genau.

 Geocaching-Tour auf dem DLR-Gelände in Neustrelitz
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Geocaching - Schnitzeljagd mit Satellitenunterstützung

Doch wie verlief die Navigation vor 500 Jahren? Wie konnten Schiffe bei Tag und bei Nacht den Kurs finden, ohne Land in der Nähe? Viele kennen sicher noch den Sextanten, einen Kompass, die Sterne oder auch Längen- und Breitengrade. Wie jedoch ohne die Hilfe eines modernen "Navis" der richtige Weg gefunden werden kann, weiß heute kaum noch jemand. Im DLR_School_Lab Neustrelitz begeben sich die Schülerinnen und Schüler auf eine Reise durch die Geschichte der Navigation. Alte Methoden von der Triangulation bis zum Umgang mit Sextanten werden ihnen vorgestellt. Sie lernen die verschiedenen Kartenbezugssysteme kennen und erfahren mehr über die Arbeitsweise der Satelliten! Nach der Vermittlung des erforderlichen Rüstzeuges wartet eine spannende Geocaching-Tour mit modernen Navigationsgeräten auf die Jugendlichen!


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http://www.dlr.de/schoollab/en/desktopdefault.aspx/tabid-7474/12599_read-31088/
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Experiment­beschreibung "Mit Satelliten navigieren" (http://www.dlr.de/schoollab/en/Portaldata/24/Resources/dokumente/nz/5_Experimentbeschreibung-Satelliten_WEB.pdf)