Nawigacja i radio - pożegnanie wynalazku

W ubiegłym roku pożegnaliśmy w Europie ostatni system nawigacyjny, który wywodził się wprost z II Wojny Światowej *). System ten o nazwie Loran powstał na podstawie doświadczeń systemu Gee, opracowanego przez Brytyjczyków do naprowadzania bombowców na cele na terenie Niemiec. Loran był pracochłonny w użyciu, wymagał dokonywania precyzyjnych pomiarów na ekranie specjalnej lampy oscyloskopowej.

Urządzenie systemu LORAN-A, jedno z pierwszych w historii.
Fot. ze strony Signals Collection

Jak to działało?

Zasada działania polegała na pomiarze czasu między odebranymi przez urządzenie impulsami różnych stacji należących do jednej sieci. Wynik tych pomiarów umożliwiał wykreślenie linii na specjalnych mapach, a następnie określenie pozycji geograficznej na ich przecięciu.

System radiowy działający na tej zasadzie ma przewagę nawet nad systemami satelitarnymi – jest znacznie odporniejszy na zakłócenia. Sygnał GPS, GLONASS oraz Galileo (już działa!), jest niezwykle słaby w porównaniu do sygnału stacji Loran-C. W przypadku zniszczenia, zakłócania lub wyłączenia segmentu satelitarnego niezwykle popularna nawigacja satelitarna działać nie będzie. LORAN był od niej całkowicie niezależny, w porównaniu do satelitów był niezwykle prosty. Przegrywał pod względem zasięgu, dokładności i pracochłonności. 

Gdzie to działało?

LORAN był niezwykle popularny na statkach. Korzystali z niego nawigatorzy PLL LOT, którzy latali na Iłach-62 przez Atlantyk (urządzenie zdemontowano w 1989, nawigatorzy mieli jeszcze inny system o nazwie Omega, odbiornik firmy Marconi Canada).

Stacje nadawcze były rozsiane w różnych miejscach, często na małych wysepkach lub w ogólnie trudno dostępnym terenie. Często stacja nadawcza wyglądała tak:

Stacja LORAN na południowym Pacyfiku.

Samo wyposażenie, chociaż złożone, miało się nijak do dzisiejszych systemów, które wymagają bardzo skomplikowanych komputerów. Oto nadajnik:

Nadajniki i elektronika sterująca stacji LORAN.
Znajdowała się na przylądku Sarichef na Alasce w latach siedemdziesiątych.

Odbiornik LORAN z lat sześćdziesiątych z powodzeniem mieścił się na stole.

 

 Była nadzieja na rozwój

Brytyjczycy zaproponowali rozszerzenie starego standardu o cyfrową transmisję informacji o czasie, co umożliwiłoby wdrożenie komputerowego systemu nawigacji, który nie wymagałby w ogóle satelitów i zapewniałby dostateczną dokładność określania pozycji geograficznej. Niestety Niemcy, Francuzi, Duńczycy i Norwegowie nie byli zainteresowani wdrożeniem czegoś podobnego i ponoszeniem kosztów związanych z utrzymanie stacji nadawczych. Stacje zostały zamknięte, wysokie maszty pewnie będą wysadzone w powietrze i złomowane. Podobny los spotkał już dawniej amerykańskie stacje rozlokowane w różnych miejscach na globie.

Resztki masztu stacji LORAN na Port Clarence.
Zdjęcie dostarczyła USCG.

Na szczęście oficerowie na statkach nadal znają astronawigację, nadal potrafią sekstantem „złapać słońce” lub którąś z gwiazd, a następnie przy pomocy chronometru i tablic wyliczyć pozycję geograficzną. O problemach z działaniem GPS w okolicach Korei Północnej można dość często przeczytać w różnych miejscach.

Jak słaby jest sygnał GPS na Ziemi?

Wyobraź sobie dwie silne lampki do czytania obserwowane z odległości 20 tysięcy kilometrów.

Moc tego sygnału to kilkadziesiąt attowatów (atto - malutka podwielokrotność, 10 do potęgi minus 18), w mieszkaniu spada poniżej attowata. Bardzo rzadko spotyka się wielkości fizyczne z przedrostkiem podwielokrotności atto-, gdyż są to niezwykle małe wartości. Moc sygnału GPS na Ziemi jest właśnie tak bardzo niska.

Ma to swoje poważne konsekwencje - taki sygnał można bardzo łatwo zakłócić. Dostępne w handlu zagłuszaczki GPS używane czasami przez kurierów lub nieuczciwych kierowców mają bardzo poważne efekty uboczne. Trzy lata temu podobne incydenty powodowały problemy z działaniem londyńskiej giełdy papierów wartościowych. Z takim przypadkiem spotkałem się osobiście przy testach amatorskiego odbiornika synchronizowanego za pomocą modułu GPS - ilekroć pod blokiem parkował konkretny dostawczak, testowany odbiornik wypadał z synchronizacji. To samo stanie się z innymi urządzeniami nawigacji satelitarnej w pobliżu. LORAN nie miał tego problemu.

O historii nawigacji z użyciem tego wynalazku można przeczytać na stronach jproc.ca (prawdziwa kopalnia wiedzy na tematy okołoradiowe).

*) Wśród systemów tej klasy została już tylko rosyjska (dawniej radziecka) Czajka, ale działa ona na innej częstotliwości niż sieci LORAN. Częstotliwości stacji LORAN pozostawały niezmienne przez dekady.