Vor Hunderttausenden von Jahren begannen die frühesten Menschen, nach dem Stand der Sonne zu suchen, um sich von ihren täglichen Jagd- und Sammelmissionen nach Hause zu führen. Vor etwa 5.000 Jahren fanden frühe Seefahrer im Mittelmeer und im Südpazifik heraus, dass sie die Positionen der Sterne und ihren Bogen über den Himmel nutzen konnten, um zu vermeiden, dass sie sich nachts auf offener See verirren.
Aber heute können moderne Menschen einfach auf ihre Telefone schauen und exakte Echtzeit-Navigationsinformationen empfangen, die sofort von einem miteinander verbundenen System aus 24 Satelliten an jeden, jederzeit und überall, geliefert werden, egal was – ob er ein Atom-U-Boot im Nordatlantik befehligt, oder auf der Straße auf der Suche nach der nächsten Autobahnausfahrt mit einer Tankstelle oder einfach am Ende einer Freitagnacht aus einer fremden Bar nach Hause stolpern. Das ist das Wunder des Global Positioning System.
Die Innovationen, die schließlich das moderne GPS hervorbrachten, begannen während des Weltraumrennens der 1950er und 60er Jahre. 1957, kurz nachdem die Sowjetunion den ersten künstlichen Satelliten, Sputnik 1, gestartet hatte, erkannten zwei Physiker am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University schnell, dass durch die Überwachung der Frequenzen der Radiowellen, die von Sputnik zur Erde zurückgesendet wurden, und dann die Verwendung der Beziehung von Wellenfrequenzen in Abhängigkeit von der Entfernung (auch als Doppler-Effekt bekannt), konnten sie die Position des Satelliten im Orbit genau lokalisieren. In den nächsten Jahren verlagerten sie ihre Arbeit von Benutzern, die Satelliten lokalisieren, auf Satelliten, die einen Benutzer lokalisieren, was in den 1960er Jahren zu den ersten groben Satelliten-Geopositionierungssystemen führte.
Aber um ein umfassendes und hochpräzises Satellitennavigationssystem zu schaffen, gingen die Herausforderungen weit über das einfache Messen der Frequenzen von Funkwellen hinaus. Ein solches System erforderte ein miteinander verbundenes Netzwerk von Satelliten, das die gesamte Erde abdecken konnte, sowie fortschrittliche mathematische Algorithmen, die die unvollkommene Form der Erde sowie die unterschiedlichen Auswirkungen der Schwerkraft auf Funkwellen im Weltraum berücksichtigen konnten. Das Projekt zur Schaffung dieses vollständigen Satellitennavigationssystems begann 1973 unter der Leitung von drei Physikern und der Mathematikerin Gladys West, deren Arbeiten zur mathematischen Modellierung der Form und der Gravitationskräfte der Erde besonders bahnbrechend waren. Nach zwei Jahrzehnten Arbeit wurde das moderne GPS-System und sein Netzwerk aus 24 Satelliten 1995 endlich voll funktionsfähig.
Als GPS im Jahr 2000 zum ersten Mal für die breite zivile Nutzung geöffnet wurde, waren frühe GPS-Geräte auf 5 Meter genau und wurden hauptsächlich als Wegweiser für die traditionelle Navigation verwendet, oft neben Standardkarten und Kompassen. Da sich die Technologie jedoch verbessert hat, sind viele GPS-Geräte heute auf 30 Zentimeter genau, ein Maß an Präzision, das Dinge wie selbstfahrende Autos und die Geräte ermöglicht, die viele Athleten jetzt tragen, um ihre Bewegungen während Spielen und Training zu verfolgen. Da solche Fortschritte weitergehen und GPS immer mehr in das tägliche Leben verwoben wird, werden Menschen bald – wenn nicht bereits – in der Lage sein, die Erfahrung, jemals wieder verloren zu gehen, vollständig zu vermeiden. Andererseits gibt es manchmal nichts Besseres.
Die Zukunft des GPS
Ein neuer Satellitensatz soll 2025 starten, bekannt als GPS III. Diese Satelliten bieten fortschrittlichere GPS-Technologie, die zu besserem Empfang und Genauigkeit in dichter besiedelten Gebieten beitragen kann.
Dieses Netzwerk wird auch dazu beitragen, die Weltraumnavigation zu verbessern, indem es Standort- und Navigationsdaten für Reisen bis zum Mond und sogar zum Mars bereitstellt. Obwohl erwartet wird, dass diese neue GPS-Technologie sehr fortschrittlich ist, wird sie nicht auf das Militär oder die NASA beschränkt sein, sodass Einzelpersonen und Unternehmen sie zu ihrer eigenen Verfügung nutzen können.
Solche hochpräzisen GPS-Fortschritte werden auch dazu beitragen, den Weg für die Verbreitung fahrerloser Autos weiter zu ebnen, damit Fahrzeuge intuitiv wissen, wo und welche Routen sie nehmen müssen, um Kollisionen und Unfälle sowie Verkehr zu vermeiden und Geschwindigkeitsbegrenzungen einzuhalten.