Global Positioning System (GPS)
- Het GPS-systeem bestaat uit 24 satellieten (plus 3 extra als er een uitvalt) die op een hoogte van ongeveer 20.200 km rond de aarde cirkelen. De aarde zelf heeft een straal van ongeveer 6.400 km. Er zijn altijd minstens 4 satellieten nodig om de juiste plaats en tijd te achterhalen.
Het Global Positioning System (GPS) wordt, zoals de naam al zegt, gebruikt voor het bepalen van je positie op aarde. Het systeem is aan het eind van de jaren ‘80 ontwikkeld door en voor het Amerikaanse leger, maar al snel is het systeem ook ter beschikking gesteld voor vreedzame doeleinden zoals de burgerluchtvaart en -scheepvaart.
In ons experiment moeten de gegevens van de verschillende meetstations met elkaar gecorreleerd worden. Daarvoor dient iedere meting van een exact tijdstempel voorzien te worden. Het geïntegreerde Global Positioning System levert een kloksignaal met een precisie van 100 nanoseconde. Bovendien geeft het GPS een nauwkeurige positie van de meetopstelling. Dit levert uiteindelijk een goed beeld van de omvang van de lawine en de richting van het primaire kosmische deeltje. Het is vooralsnog onbekend hoe en waar deze hoog-energetische deeltjes hun oorsprong vinden.
Hoe werkt het?
- Een plaatsbepaling in Nederland.
De satellieten, die op zonne-energie werken, draaien twee keer per dag rond de aarde. Zoals al gezegd zijn er altijd, overal ter wereld (mits onbewolk) 4 satellieten te "zien". Om de plaats te bepalen moet je GPS ontvanger de positie van en de afstand tot deze satellieten achterhalen. De wiskunde die hiervoor gebruikt wordt is genaamd: trilateratie.
In 2 dimensies werkt het als volgt:
Stel je staat ergens in Nederland en je hebt geen flauw idee waar je bent. Je vraagt aan een toevallige voorbijganger: "Waar ben ik?" en krijgt als antwoord: "Je bent 30 km verwijderd van Amsterdam." Nu kun je een cirkel tekenen met een straal van 30 km rond Amsterdam (1). Op deze cirkel bevindt jij je ergens.
Een andere voorbijganger zegt: "Je zit 45 km van Alkmaar." Ook rond Alkmaar teken je een cirkel maar nu met een straal van 45 km (2). Er zijn nu twee snijpunten waar je je kunt bevinden.
Een derde persoon (in een boot) kan nu uitsluitsel geven. Deze zegt: "Je bent 20 km van Lelystad." "??!", denk je, maar je positie is in ieder geval bekend, namelijk het rode kruis!
Voor GPS bepaling moet je dit principe toepassen in drie dimensies. De wiskunde wordt echter een stuk moeilijker. Op de internetsite van Nijmegen staat een uitgebreide uitleg in een PDF document.