Eine kurze Geschichte der GPS-Entwicklung

Technologische Fortschritte geschehen heute scheinbar im Handumdrehen. Als Kultur nimmt die Menschheit die Technologie, die unser tägliches Leben beeinflusst, als selbstverständlich hin. Ich erinnere mich, dass ich die ursprüngliche Star Trek-Serie im Fernsehen gesehen und mich über die verwendeten Kommunikationsgeräte gewundert habe. Jetzt sind Flip-Phones die Antiquitäten des späten 20. Jahrhunderts. Als Kind sah ich einmal ein Foto von einem Computer, der fast einen ganzen Raum einnahm. Heute passen sie in unsere Taschen. Als ich mit dem Scouting anfing, bedeutete Navigation, einen Kompass und eine Karte zu haben und Abenteuerlust zu haben. Die heutige Navigation, die auf Funksignalen von umlaufenden Satelliten basiert, gewährt vielen von uns den Luxus, auf Knopfdruck zu wissen, wo wir uns befinden und wie wir dorthin kommen, wo wir hinwollen. Der Weg zu dieser Fähigkeit war jedoch lang.

Als die Sowjets im Oktober 1957 Sputnik starteten, wurden Physiker und Wissenschaftler am Applied Physics Laboratory der John Hopkins University, die dem „Piep, Piep, Piep“ des Satellitensignals lauschten, inspiriert, über die Verwendung der Doppler-Verschiebung nachzudenken, die Änderung des Timings des Satellitensignals, das verwendet wird, um den Standort des Fahrzeugs im Orbit zu bestimmen, in einem umgekehrten Prozess, um eine genaue Position auf der Erde zu bestimmen. Radio Direction Finding gab es seit dem Zweiten Weltkrieg. Dies lieferte jedoch nur eine zweidimensionale Ortung. Als die Air Force auf die Entwicklung ballistischer Interkontinentalraketen hinarbeitete, war der Bedarf an einem dreidimensionalen Ortungs- und Lenksystem für diese Raketen offensichtlich.

 

Das Naval Research Laboratory experimentierte seit 1960 mit Positionierungssatelliten, als es den ersten seiner Transit-Satelliten startete. Diese Satelliten verwendeten das am Advanced Physics Laboratory entwickelte Konzept, um Marineschiffen und U-Booten zweidimensionale (Längen- und Breitengrad) Positionsinformationen zu liefern. Diese Funktion wurde auch der kommerziellen Schifffahrt zur Verfügung gestellt. Der Satellit enthielt jedoch kein Zeitsignal. 1964 startete die Marine den ersten ihrer Zeit- und Navigationssatelliten (TIMATION). TIMATION zeigte, dass die Verwendung passiver Entfernungsmesstechniken unter Verwendung hochgenauer Uhren die Grundlage für ein revolutionäres neues Satellitennavigationssystem bilden könnte, das eine dreidimensionale Abdeckung bietet. Die US-Armee experimentierte auch mit der Satellitenpositionierung und entwickelte den Satelliten Sequential Collation of Range. Dieses kleine geodätische Satellitensystem arbeitete mit drei festen Stationen und einer vierten am zu bestimmenden Ort. Das SECOR-Satellitenprogramm ging TIMATION voraus und lieferte zusätzliches Wissen und Technologien, die bei der Entwicklung des Global Positioning System verwendet werden sollten.

 

Die Luftwaffe begann auch mit der Entwicklung eines weltraumgestützten Funknavigationssystems, das schließlich als Programm 621B bezeichnet wurde. Schließlich fusionierten das TIMATION-Programm der Navy und das Air Force-Programm 621B und wurden zum Navigation Satellite Timing and Ranging-Programm, wobei die Air Force als Exekutivagentur fungierte. Der Satellit TIMATIOJN-3 der Marine war der erste Start im Rahmen des NAVSTAR-Programms, trug jedoch nicht den Spitznamen Global Positioning System. Stattdessen wurde der Satellit als Navigation Technology Satellite (NTS)-1 bezeichnet und am 7. Juli 1974 gestartet. Der Satellit war fünf Jahre lang in Betrieb. Nach einem zweiten NTS-Start am 23. Juni 1977 erfolgte der erste NAVSTAR-GPS-Start am 22. Februar 1978 von Vandenberg AFB, Kalifornien. In den nächsten sieben Jahren startete die Air Force erfolgreich zehn Entwicklungs-GPS-Satelliten, die von Vandenberg Air AFB gesteuert wurden.

Am 26. September 1985 wurde die Falcon Air Force Station eröffnet und der 2d Space Wing begann mit dem mühsamen Planungs- und Vorbereitungsprozess für die formelle Eröffnung des Consolidated Space Operations Center, von dem aus viele der Satelliten des Verteidigungsministeriums, einschließlich des Global Positioning System, ausgehen würden betrieben werden. Vier Jahre später, am 14. Februar 1989, startete die Air Force den ersten der betriebsbereiten Block-II-Satelliten, und am Ende des Jahres war die Kontrolle der GPS-Satelliten im Orbit auf das 2. Satellitenkontrollgeschwader (jetzt 2. Geschwader für Weltraumoperationen) übergegangen ). Innerhalb eines Jahres würden das Geschwader und seine GPS-Crews herausgefordert, als die Vereinigten Staaten und Koalitionspartner die Operation DESERT SHIELD, die Verteidigung Saudi-Arabiens, initiierten.

Bis zum 2. August 1990, dem Tag, an dem die irakischen Streitkräfte die Grenze überquerten und mit der Besetzung Kuwaits begannen, hatte die Luftwaffe acht einsatzbereite Block-II-GPS-Satelliten gestartet, wobei sich acht weitere Block-I-Entwicklungssatelliten noch im Orbit befanden. Diese umfasste nur drei Viertel der geplanten Betriebskonstellation von 24 Satelliten. Als Desert Shield fortgesetzt wurde und die Koalitionsstreitkräfte sich auf eine mögliche Aktion vorbereiteten, um irakische Militäreinheiten aus Kuwait (Wüstensturm) zu vertreiben, beschleunigte die Luftwaffe den Startplan von GPS-Satelliten und umkreiste jeden Monat Oktober und November 1990 einen Satelliten. The 1st Space Die Besatzungen der Kontrollstaffel beendeten schnell die frühe Umlaufbahn and Check-out-Prozeduren und nahm die Satelliten in Rekordzeit in Betrieb, bevor sie an das 2 SCS für den täglichen Betrieb übergeben wurden. Das 1 SCS (später in 1st Space Operations Squadron umbenannt) führte bis 2008 weiterhin Start-, frühe Orbit-, Anomalieauflösungs- und End-of-Life-Operationen für die GPS-Konstellation durch.

Obwohl die GPS-Konstellation erst in vier weiteren Jahren die volle Einsatzfähigkeit erreichen würde, hatten US-Militäreinheiten damit begonnen, GPS-Fähigkeiten in ihre Streitkräfte aufzunehmen. Dieser Prozess war jedoch langsam und viele Einsatzeinheiten hatten keine GPS-Fähigkeit. Armeeeinheiten sowie einzelne Soldaten und Marines kauften kommerzielle GPS-Empfänger, insbesondere den kleinen, leichten GPs-Empfänger (SLGR) und den Trimble 1000M, um sie an ihren Fahrzeugen anzubringen. Luftwaffeneinheiten kauften hastig GPS-Geräte, um die Genauigkeit ihrer Bomben, Raketen und Flugkörper zu verbessern. Auf der Schriever AFB entwickelten 1 SCS- und 2 SCS-Crews ein Verfahren, um einen schlecht funktionierenden Satelliten wieder in einen eingeschränkten Betriebszustand zu versetzen und die GPS-Genauigkeit im Einsatzgebiet zu verbessern.

Die Luftkampagne für Desert Storm begann am Morgen des 17. Januar 1991. Für viele zu Hause veranschaulichten Nachrichtenbilder von Raketen, die Gebäudeschächte hinunter und in Fenster einschlugen, die Tödlichkeit und Präzision von GPS-gesteuerter Munition. Die Luftstreitkräfte der Vereinigten Staaten und der Koalition eliminierten schnell die Kommando- und Kontrollfähigkeit des Irak und die Fähigkeit seiner Luftwaffe, die Bodentruppen der Koalition zu schikanieren. Als die Bodenoffensive am 24. Februar ernsthaft begann, meldete die US-Armee etwa 4.000 GPS-Empfänger, die ihren Streitkräften zugeteilt waren. Das Global Positioning System ermöglichte es diesen Einheiten, nachts bei schlechtem Wetter in einer strukturlosen Wüste vorzurücken und irakische Einheiten mit einer bis dahin unbekannten tödlichen Genauigkeit anzugreifen.
GPS erreichte im April 1995 seine volle Betriebsfähigkeit und wurde in den folgenden 21 Jahren zu einem unbemerkten Bestandteil des modernen Lebens. Vom Zeitstempel auf Geldautomatenbelegen, internationalen Bankgeschäften, Sport- und Freizeitnutzungen, Such- und Rettungsaktivitäten, humanitären Einsätzen bis hin zu der Fähigkeit von uns allen, Handyanrufe und SMS zu tätigen und zu empfangen, ist GPS zu einem integralen Bestandteil unserer täglichen Aktivitäten geworden .

Heute betreibt das 2. Geschwader für Weltraumoperationen die größte militärische Konstellation der Welt mit 30 einsatzbereiten Satelliten, die Benutzern auf der ganzen Welt hochpräzise Positions-, Geschwindigkeits- und Zeitdaten bei jedem Wetter liefern. Auf der ganzen Welt gibt es 16 geografisch getrennte Standorte, an denen Bodenantennen und Stationen untergebracht sind, die beim Fliegen und Überwachen der GPS-Konstellation helfen. Die 2 SOPS arbeiten mit ihrem Reserve-Pendant, 19 SOPS, zusammen, um Start-, Anomalie-Auflösungs- und Entsorgungsoperationen durchzuführen. LADO umfasst Start- und Early-Orbit-Operationen, einschließlich Satellitenaktivierung, Erstprüfung und Manövrieren in die Umlaufbahn der Mission. LADO reagiert auch auf alle Satellitennotfälle, unterstützt End-of-Life-Tests und führt bei Bedarf Satellitenentsorgungsoperationen durch.