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GPS Und Der Erste "Weltraumkrieg" Der Welt
GPS Und Der Erste "Weltraumkrieg" Der Welt
Anonim

Die satellitengestützte Navigation hat sich während des Golfkriegs 1991 bewährt und zu einer übermäßigen Abhängigkeit von der „störbaren“GPS-Technologie geführt.

GPS und die Weltneuheit
GPS und die Weltneuheit

Vor 25 Jahren starteten die von den USA geführten Koalitionstruppen den ersten "Weltraumkrieg" der Welt, als sie irakische Truppen aus Kuwait vertrieben. Obwohl die eigentlichen Kämpfe nicht im Oberlauf der Atmosphäre stattfanden, spielten satellitengestützte globale Positionierungssysteme (GPS) eine entscheidende Rolle bei der raschen Demontage des Militärs von Saddam Hussein durch die Koalition während des Golfkriegs 1991. Ohne ihre umlaufenden Augen am Himmel hätten es insbesondere US-Truppen viel schwerer gehabt, ihre Waffen über die Hunderte von Kilometern unwirtlicher, windgepeitschter Wüstenschlachtfelder in Kuwait und im Irak zu navigieren, zu kommunizieren und zu führen.

GPS würde die Kriegsführung verändern und wurde bald zu einem unverzichtbaren Aktivposten für Abenteurer, Sportler und Pendler. Das Navigationssystem ist in der Tat so allgegenwärtig geworden, dass sich der Kreis des Pentagons geschlossen hat und zig Millionen Dollar investiert, um dem Militär zu helfen, seine starke Abhängigkeit von der Technologie zu überwinden. Die relativ schwachen GPS-Signale sind oft unzuverlässig und störanfällig, was auch als "Störung" bezeichnet wird. Dies hat die Defense Advance Research Projects Agency (DARPA) dazu veranlasst, Navigationshilfen zu entwickeln, die funktionieren, wenn kein Satellitenzugang verfügbar ist.

Wo bin ich?

Im Januar 1991, Monate nachdem die Invasion des Irak und die Besetzung des benachbarten Kuwait die internationale Gemeinschaft in Alarmbereitschaft versetzt hatten, starteten die USA und mehr als ein Dutzend andere Länder die Operation Desert Storm. Die wochenlange Luftoffensive setzte Stealth-Bomber, Marschflugkörper und lasergesteuerte „intelligente“Bomben in den irakischen Kommunikationsnetzen, Waffenfabriken und Ölraffinerien frei. Die Räumung von Husseins Streitkräften aus Kuwait erforderte jedoch Bodenkämpfe, eine entmutigende Aussicht für die Mitglieder der Koalition, die nicht an Wüstenkriege gewöhnt waren. "Die Einführung von GPS war für die US-Streitkräfte im Golfkrieg besonders zeitgemäß, vor allem um die uralte Frage zu beantworten, wo ich bin und wohin ich gehe." sagt Oberst Anthony Mastalir, Vizekommandant des 50. Weltraumflügels des US-Luftwaffen-Weltraumkommandos auf der Schriever Air Force Base in Colorado. Schriever beherbergt die Hauptkontrollstation, mit der US-amerikanische GPS-Satellitenumlaufbahnen bestimmt und ihre Navigationsanweisungen aktualisiert werden. "Diese Informationen sind besonders wichtig, wenn Sie nur sehr wenige Orientierungspunkte oder Bezugspunkte haben, wie es die Truppen getan haben."

Das US-Militär sah sich mehreren Herausforderungen gegenüber, als die Bodenkampagne am 24. Februar 1991 begann. Zunächst einmal benötigten Artillerieeinheiten der US-Armee, die Raketen auf feindliche Verteidigungsanlagen abfeuern und den Weg für Infanterietruppen freimachen, die in der Vergangenheit etwa einen Tag benötigten, um ein Schlachtfeld zu überwachen und zu setzen Munition. Dies wäre in Kuwait nicht der Fall, da sich die gepanzerten Panzer, Lastwagen und anderen Fahrzeuge der Infanterie schnell bewegten und eine Geschwindigkeit von bis zu 50 Stundenkilometern erreichen konnten. Solche Geschwindigkeiten würden erfordern, dass Artilleriegeschütze schnell aufgestellt, abgefeuert und zum nächsten Ort gebracht werden. Andernfalls würde die Infanterie nicht genügend Artillerieunterstützung erhalten, bevor sie die Iraker angreifen würde. Die Befürchtungen, dass der Feind gegen die Infanterie der Koalition auf chemische Waffen zurückgreifen würde, verstärkten nur die Notwendigkeit einer effizienten Artillerie-Deckung. Das Pentagon setzte auf GPS, um dieses Problem zu lösen.

Eine weitere Herausforderung bestand in einer Schlüsselkomponente der US-amerikanischen Bodenstrategie, Infanterie und Artillerie in noch weniger gastfreundliche Gebiete der Wüste zu verlegen, um die irakischen Streitkräfte zu überflügeln und zu umkreisen. GPS wäre von entscheidender Bedeutung, um Bodentruppen dabei zu helfen, "durch Gelände zu navigieren, das die Iraker nicht verteidigen wollten, weil sie nicht glaubten, dass irgendjemand dort seinen Weg finden könnte", sagt Marc Drake, Ein pensionierter Major der US-Luftwaffe, der während des Golfkrieges als Chef der operativen Analyse für das 2. Geschwader für Weltraumoperationen fungierte. Das Geschwader betreibt die Hauptkontrollstation von Schriever sowie das Netzwerk weltweiter Überwachungsstationen und Bodenantennen, die die GPS-Satellitenkonstellation der USA steuern und unterstützen.

Mama und Papa, bitte senden Sie GPS

Die Entscheidung der Armee, sich auf GPS zu verlassen, war ein großes Glücksspiel. Eine voll funktionsfähige GPS-Konstellation erfordert 24 Satelliten, was die USA erst im April 1995 erreichen würden. Anfang 1991 umfasste die Navstar-Konstellation (Navigationssystem mit Timing und Reichweite) der US-Luftwaffe nur 16 Satelliten, von denen sechs ältere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten waren Einheiten umfunktioniert, um bei den Kriegsanstrengungen zu helfen. Im Gegensatz zur heutigen GPS-Abdeckung rund um die Uhr könnten sich die Satelliten in der ursprünglichen Navstar-Konstellation so lange ausrichten, dass sie täglich etwa 19 Stunden liefern. Die Genauigkeit wäre innerhalb von 16 Metern besser als bei früheren GPS-Systemen, die eine Fehlerquote von mehreren Kilometern aufwiesen, aber nicht ganz der heutigen Präzision von auf den Zentimeter genau entsprachen.

Abgesehen von Signalproblemen waren auch GPS-Empfänger Mangelware. Für den Anfang gab es nur 550 PSN-8 Manpack GPS-Empfänger. Truppen, die das Glück hatten, ausgestellt zu werden Manpacks montierte diese acht Kilogramm schweren Geräte, die nur Kosten kosteten: Satelliten, Empfänger und Bodenkontrollstationen. Navstar verfügt derzeit über 31 einsatzbereite Satelliten, die alle 12 Stunden eine Umlaufbahn von etwa 20.000 Kilometern über der Erde haben. Die Konstellation verwendet sechs äquidistante Orbitalebenen mit vier oder fünf Satelliten in jeder Ebene und mehreren Hilfssatelliten, die auf die sechs Ebenen verteilt sind, sagt Mastalir. GPS-Satellitensignale tragen einen Zeitcode, der durch ihre Atomuhren gekennzeichnet ist, die im Wesentlichen die Zeit halten, indem sie die Schwingungen von Atomen messen. Die Uhren ermöglichen es jedem Satelliten in der Navstar-Konstellation, kontinuierlich ein Signal zu senden, das die Zeit und die vorhergesagte Position des Satelliten enthält.

GPS-Empfänger - ob in Schiffen auf See installiert oder in Armbanduhren eingebettet - berechnen ihre Breite, Länge und Höhe, indem sie die relative Zeitverzögerung von Signalen messen, die von mindestens vier verschiedenen Satelliten gesendet werden. Die Bodensteuerung besteht aus sechs Überwachungsstationen, vier Bodenantennen und der Hauptkontrollstation von Schriever, die über die Bodenantennen mit den Satelliten kommuniziert.

Navigierender Sieg

Obwohl die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von GPS heute viel besser ist als vor 25 Jahren, hat sich das Glücksspiel der Koalition ausgezahlt. Während des Bodenkrieges, der nur etwa 100 Stunden dauerte, halfen GPS-Empfänger bei der Landnavigation und der Artillerieunterstützung, die Teil des massiven Bombardements war, das irakische Soldaten als „Stahlregen“bezeichneten. GPS ergänzte oder ersetzte den Kompass des Artillerievermessers, den teleskopartigen Zielkreis, den Rechenschieber und andere handwerkliche Hilfsmittel. GPS war auch das Herzstück neuer Artillerie-Waffen, einschließlich des Army Tactical Missile System, das während des Golfkrieges debütierte, eine Reichweite von etwa 270 Kilometern hatte und die Navstar-Satellitenführung verwendete, um seine Ziele zu erreichen.

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Die satellitengestützte Navigation hat sich als nützlich erwiesen, um dem VII. Korps und dem XVIII. Luftlandekorps der US-Armee dabei zu helfen, ein flankierendes Manöver einzuleiten, das verschiedene Militärführer als „Hagel Maria“oder „linker Haken“bezeichneten und in dem die Truppen weit westlich des Punktes navigierten im südlichen Kuwait, wo die Iraker erwarteten, dass Koalitionskräfte angreifen würden. Mit nur 3.000 verfügbaren GPS-Geräten für das Kontingent von 40.000 Panzern, Bradley-Kampffahrzeugen, Haubitzengeschützen und Kavallerie rückten die Armeeeinheiten in zwei Tagen mehr als 200 Kilometer durch eine weitgehend unbekannte Wüste vor, bevor sie die irakische Republikanische Garde in die entscheidende Rolle verwickelten Schlacht von 73 Easting am 26. Februar. Der Name der Schlacht gibt einen Einblick darüber, wie sehr sich die Koalition auf fortschrittliche Navigationshilfen stützte, um den Feind zu erreichen. „73 Easting“ist eine Nord-Süd-Linie auf einer Karte mitten in der Wüste als im Gegensatz zu einer Stadt, einer Straße oder einem anderen physischen Bezugspunkt.

GPS-Störung

Koalitionstruppen erhielten auch einen Einblick in die größte Schwäche von GPS während des Golfkrieges. Die irakischen Streitkräfte installierten beispielsweise Störsender auf Sehenswürdigkeiten wie Saddam Husseins Palästen, um zu verhindern, dass sie getroffen werden, sagt Mastalir. Dies half dem Militär frühzeitig zu erkennen, dass es seine lasergelenkten Munitionen und andere Waffen, die Ziele erfassen, wenn GPS nicht verfügbar ist, weiterentwickeln müsste, fügt er hinzu. Durch die Störung wird die Fähigkeit eines Empfängers gestört, Daten von den Satelliten aufzunehmen, indem der Signalübertragung mehr Rauschen hinzugefügt wird. Das Basteln mit dem Signal-Rausch-Verhältnis ist nicht schwierig, da die GPS-Signale im Allgemeinen schwach sind, wenn sie die Erde erreichen. Solche Signale wurden mit der Lichtmenge verglichen, die von einer 25-Watt-Glühbirne aus einer Entfernung von etwa 20.000 Kilometern abgegeben wird.

Störungen können bis zu einem gewissen Grad durch Erhöhen der Signalstärke und Verwendung von Antennen, die besser zwischen Signal und Rauschen unterscheiden können, ausgeglichen werden. Gleichzeitig erkennt das Pentagon jedoch die Gefahr, sich zu stark auf satellitengestütztes GPS zu verlassen. DARPA, das in den 1980er Jahren zur Miniaturisierung von GPS-Empfängern beigetragen und Möglichkeiten entwickelt hat, Munition mit GPS-Führung zu versehen, investiert jetzt in neue Arten von Trägheits- und selbstkalibrierenden Sensoren, die die Position eines Empfängers weiterhin genau verfolgen können, wenn ein Satellitendienst nicht möglich ist. Dies schließt die Verbindungen ein.

Wenn die Vision von DARPA verwirklicht wird, könnten Militäreinheiten eines Tages sowohl mit Atomuhren als auch mit GPS-Empfängern ausgestattet werden, um sich auf feindlichem Gebiet zurechtzufinden.

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