Relativistische Effekte bei der Satellitennavigation: Von Einstein zu GPS und Galileo

Von Tobias Schüttler

Tobias Schüttler stellt in diesem essential beide im Detail sehr anspruchsvollen Gebiete – Einsteins berühmte Relativitätstheorie und die Satellitenortung mit GPS und Galileo – in allgemein verständlicher Weise dar und erklärt die Einflüsse der Relativitätstheorie bei der Satellitennavigation ohne höhere Mathematik. Es werden auch die zu dieser Betrachtung wichtigen Formeln genannt und motiviert. Um die Einflüsse der Relativitätstheorie auf ein Satellitennavigationssystem wie das europäische Galileo zu verstehen, muss man sich mit dem konkreten Messvorgang bei der Ortung auseinandersetzen. Die Grundidee des Verfahrens ist einfach – die technische Umsetzung indes höchst komplex.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Springer Vieweg
• Erscheinungsdatum: 22. Mai 2018
• ISBN: 9783658221614

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Tobias SchüttlerRelativistische Effekte bei der Satellitennavigationessentialshttps://doi.org/10.1007/978-3-658-22161-4_1

1. Wie funktioniert Satellitennavigation?

Tobias Schüttler¹  

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DLR_School_Lab Oberpfaffenhofen, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e. V., Weßling, Deutschland

Tobias Schüttler

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Satellitenortung, auch Satellitennavigation genannt, bezeichnet die Ortung eines Empfängers mithilfe von Satellitensignalen. Sie findet heute in sehr vielfältigen Bereichen des täglichen Lebens Anwendungen und ist aus unserem modernen Alltag kaum mehr wegzudenken. Tatsächlich handelt es sich bei der Satellitenortung jedoch um ein noch relativ junges Gebiet der Technik. Alle heutigen globalen Satellitenortungssysteme – kurz GNSS (global navigation satellite system) genannt, basieren dabei im Wesentlichen auf demselben physikalischen Funktionsprinzip und haben mit denselben technischen Herausforderungen zu kämpfen.

Die beiden derzeit wichtigsten GNSS sind das US-Amerikanische Navstar GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System) und das russische GLONASS (Globalnaja nawigazionnaja sputnikowaja sistema), welche es ermöglichen, mit entsprechenden Empfängern auf einige Meter, unter Hinzuziehung weiterer Satelliten oder bodengebundener Hilfseinrichtungen, bis auf wenige Zentimeter oder gar millimetergenau zu orten. Das europäische Satellitennavigationssystem Galileo, ist als einziges rein zu zivilen Nutzungszwecken entwickelt. Derzeit befindet es sich im Aufbau und soll spätestens im Jahre 2020 seine volle Verfügbarkeit erreicht haben (vgl. Tab. 1.1).

Tab. 1.1

Überblick über die drei wichtigsten GNSS