Satelliter som hela tiden ropar ut tiden

GPS (Global Positioning System) byggdes ursprungligen av det amerikanska försvaret och består av en flotta satelliter som cirklar runt jorden på drygt 20 000 kilometers höjd. Systemet är konstruerat så att det nästan var som helst på jorden alltid finns flera satelliter ovanför horisonten, enligt GPS.gov.

Varje satellit gör egentligen bara en sak: den sänder oavbrutet ut en radiosignal som talar om exakt vad klockan är och var satelliten befinner sig.

Avstånd ur tidsskillnad

Din telefon eller GPS-mottagare lyssnar på dessa signaler. Eftersom radiosignaler färdas med ljusets hastighet kan mottagaren räkna ut hur långt bort varje satellit är genom att mäta hur lång tid signalen tagit på sig. En signal som är någon tusendels sekund "gammal" motsvarar ett visst avstånd.

Med avståndet till en satellit vet du bara att du finns någonstans på ett klot runt den. Med flera satelliter samtidigt skär kloten varandra, och din position snävas in. I praktiken behövs signaler från minst fyra satelliter – tre för att bestämma position (longitud, latitud, höjd) och en fjärde för att korrigera mottagarens egen klocka. Metoden kallas trilateration.

Därför är klockorna avgörande

Eftersom allt bygger på tid måste tiden vara extremt exakt – en miljondels sekunds fel motsvarar hundratals meters fel i position. Därför bär satelliterna atomur. Här spelar dessutom Einsteins relativitetsteori in på riktigt: satelliternas klockor går, på grund av fart och svagare gravitation, en aning annorlunda än klockor på marken, och systemet måste kompensera för det för att inte driva iväg.

Inte bara amerikanskt

I dag är GPS bara ett av flera så kallade satellitnavigeringssystem. Ryssland har Glonass, EU har Galileo och Kina har Beidou. Moderna telefoner använder ofta flera av dem samtidigt, vilket ger snabbare och mer exakt positionering – särskilt i städer där höga hus annars kan skymma sikten mot enskilda satelliter.

Från militärteknik till vardag

Det som byggdes för militära ändamål öppnades stegvis för civilt bruk och finns nu i stort sett varje mobiltelefon. Nästa gång den blå pricken på kartan visar var du står är det alltså ett samspel mellan satelliter på två mils höjd, atomur och en nypa relativitetsteori som ligger bakom – allt på någon sekund.