Des Menschen Standort

Nachdruck  mit freundlicher Genehmigung des Hamburger Abendblatts, das diesen Artikel am 23.12.2000 veröffentlichte.

Wo bin ich? Dieses größte Problem aller Seefahrer ist erst seit kurzem gelöst. Die Menschen ließen sich von ihren Sinnen leiten, dann von Gestirnen, Uhren, Formeln. Heute kommt die Position aus dem Weltall.

Die Geschichte der Navigation - geschrieben von Bobby Schenk, einem Experten auf diesem Gebiet.

Wenn die Computer-Stimme aus dem Autolautsprecher monoton auffordert « nächste Straße links », dann wissen nur wenige, dass dies das Ende einer Jahrtausende alten Entwicklung einer Technik, ja einer „Kunst“ ist, die wie kaum eine andere die Welt verändert hat, verantwortlich dafür ist, dass unsere Weltkarte so und nicht anders aussieht.

Der Mensch navigiert seit er existiert. Die ersten Versuche, die Welt zu entdecken, wirken aus heutiger Sicht ziemlich hilflos, weil man halt in irgendeine Richtung losgewandert ist, ohne zu wissen, was oder wer hinter dem Horizont wartet, ob gar das Ende einer Scheibe bald erreicht ist. Zwar war schon vor vielen tausend Jahren die Wirkung einer Magnetnadel bekannt, sich entsprechend dem Magnetfeld der nach Norden zu richten. In Polynesien hielt man auf bestimmte Sterne zu, unter denen man um die Nachbarinsel wusste. Das Auffinden war mehr Glücksache, später als „sagenhafte Polynesischen Navigationskünste“ mythisiert.

Die eigentliche Geschichte der Navigation, das ist Bestimmung des genauen Ortes, auf dem man sich gerade befindet, ist erst wenige hundert Jahre alt. Kolumbus wird hier nur deswegen erwähnt, weil er als großer Entdecker und damit Navigator gilt. Was seiner Eitelkeit geschmeichelt hätte, denn tatsächlich hat Kolumbus, in erster Linie Goldsucher, im eigentlichen Sinne gar nicht navigiert, hat niemals nachprüfbar seinen Schiffsort festgestellt. Ihm war nur bewusst, dass auf Westkurs Land auftauchen musste, was sonst? Und so wimmelt es in seinen Logbüchern nur so von Irrtümern und Halbwahrheiten. In der Breite gar lag er um runde 2000 Kilometer daneben, was auch für damalige Zeiten indiskutabel gewesen ist. In der Länge gar wähnte er sich – jeder weiß es - in Indien. Dabei hätte er die Schiffsbreite, also um wie viel er vom Nordpol oder vom Äquator entfernt war, mit Hilfe der Sonne recht genau bestimmen können. Schon die genialen Astronomen in Babylon  kannten den (scheinbaren) Lauf der täglichen Sonne um die Welt, wussten aus ihren Beobachtungen, dass unsere Energiespenderin am 21.Juni, zur Sonnwende, auf ungefähr 23 Grad Nord entlang wandert. Sieht ein Kapitän an diesem Tag die Sonne im Osten aufgehen und zieht sie auf ihrem Weg nach Westen genau über die Mastspitze seines Schiffes, dann, welch ein Zufall, steht das Schiff eben auf dem dreiundzwanzigsten nördlichen Breitengrad. Meistens jedoch wird die Sonne auf ihrem höchsten Punkt nicht genau über dem Schiff, also 90 Grad zum Horizont (der Seemann nennt ihn „Kimm“), sondern etwas tiefer stehen. Würde der Kapitän dann mit einem Winkelmessinstrument den die Sonne über dem Horizont nur mit 89 Grad messen, dann ist er am 21.Juni eben nicht auf 23 Grad Nord, sondern einen Grad davon entfernt, also auf 22 Grad – oder 24 Grad, je nachdem, ob die Sonne südlich oder nördlich von ihm steht. Das ist, wenig vereinfacht, das „Geheimnis“ der Navigation mit den Gestirnen, der astronomischen Navigation.

Bis tief ins 18.Jahrhundert musste man sich mit der Breitenbestimmung begnügen, die andere Hälfte der Position, die Länge, wurde aus der abgesegelten Strecke grob geschätzt. Zwar konnte man mit diesem Halbwissen nach Amerika segeln - man schipperte nach Süden bis man auf der Breite des Zielortes angekommen war und segelte dann genau nach Westen – doch ansonsten navigierten die führenden Seemächte kläglich, von den Fischern, die nach ertragreicheren Fanggründe suchten, mal gar nicht zu reden. Inseln wurden entdeckt, aber nicht wiedergefunden, Ländereien gingen dadurch den Seefahrtsnationen „verloren“. Was für die komplette Ortsbestimmung fehlte, war die Zeit, die sekundengenaue Zeit - auf dem Schiff.

Inseln wurden nicht wiedergefunden

Wenn der Kapitän die Sonne auf seiner Position um 14 Uhr 02 Minuten Mittlerer Greenwichzeit (MGZ) in seinem Winkelmessinstrument, dem Jakobsstab, dem Oktanten oder in der Neuzeit dem Sextanten auf dem höchsten Punkt sah und dann in einem Nautischen Jahrbuch für diesen Tag nachlas, dass die Sonne „über“ Greenwich um 12 Uhr 02 Minuten gewesen ist, dann konnte er die Länge leicht mit dreißig Grad westlich von Greenwich festlegen, denn 24 Stunden benötigt sie ja für alle 360 Längengrade.

Wenn, ja wenn er eine sehr genaue Uhr gehabt hätte, denn 4 Sekunden machen schon eine Meile, 1,85 Kilometer aus. Unsere Quartzuhren gab es ja noch nicht.

Zu Beginn des 18.Jahrhunderts begann der Wettlauf um die Zeit. Zwar hielten zahlreiche, meist englische Astronomen, andere Methoden wie die Beobachtung von Planetenpassagen, Zenitdistanzen des Mondes für den besseren Weg, die Länge zu finden, doch zeichnete sich bald ab, dass nur die genaue Zeit, der „Schlüssel zum Weltreich“ (so wichtig hielt man die Längenbestimmung) sei. Die wahre Geschichte wurde zum Bestseller verarbeitet: Nachdem die englische Krone die für damalige Verhältnisse unglaubliche Summe von zwanzigtausend Pfund für eine genaue, bordtaugliche Uhr ausgelobt hatte, krönte der nunmehr fast achtzigjährige John Harrison, keineswegs Uhrmacher, sondern Zimmermann, sein Lebenswerk als er seine männerfaustgroße, heute wohl berühmteste Uhr der Welt, die „Harrison Number 4“ (H4), einem Schiff seiner Majestät nach Barbados mitgab. Nach der Rückkehr aus Westindien wurde in London die Abweichung mit 15 Sekunden, nicht mal vier Seemeilen, festgestellt, nach fünf Monaten wohlgemerkt! John „Longitude“ Harrison – wie ihn die Geschichte nennt -  gilt seither als der Entdecker der Länge.

Von da an stand die Entwicklung der Navigation nahezu still, fast bis heute. Oktanten und Sextanten maßen ungefähr ein halbe Seemeile genau.

Erst der zweite Weltkrieg brachte die „Funkpeilung“, so unvollkommen, dass sie für einige Schiffbrüche verantwortlich zeichnet. Radar konnte nur in Landnähe zur Navigation eingesetzt werden. Decca, LORAN, oder LORAN-C waren auf spezielle Senderketten angewiesen. Omega ist weltweit arbeitendes Langwellensystem, auch von U-Booten nutzbar, aber ungenau und störanfällig.

Die Suche nach dem perfekten Navigationssystem ging sogar noch dann weiter, als schon Satelliten im All kreisten und das Transit-Verfahren 1980 installiert wurde. Wie bei den echten Gestirnen mussten hier die Navigatoren gelegentlich ein paar Stunden warten, bis die wenigen Satelliten in der richtigen Position für Messungen waren, um dann in großen Abständen eine Positionsangabe zu erhalten. Genauigkeit: „Besser als eine Seemeile“.

Größte navigatorische Revolution: das GPS

Was dann aber die amerikanischen Militärs seit 1985 bis heute im All installierten, ist die größte navigatorische Revolution in der Menschheitsgeschichte: Das Global Positioning System, kurz GPS genannt. In der Navigation mit den echten Gestirnen wird der Winkel zwischen Kimm und Gestirn gemessen und auf einfachste Art daraus (siehe oben!) die Entfernung zu dem Punkt berechnet, wo das Gestirn über dem Beobachter ist. Das ergibt, logisch, noch keinen Standort, denn alle Schiffe, die von diesem Punkt gleichweit entfernt sind, messen den gleichen Winkel zur Sonne. Aber all diese Schiffe würden sich auf ein und demselben Kreis „um das Gestirn“ befinden. Erst eine zweite Messung ergibt einen zweiten Kreis und damit einen Schnittpunkt beider Kreise, somit auch eine genaue vollständige Position nach geographischer Länge und Breite. In der Praxis spielt es keine Rolle, dass genaugenommen  zwei schneidende Kreise zwei Orte ergeben, ist doch meistens der zweite so weit weg, dass er ernsthaft nicht in Betracht gezogen werden muss.

Es fasziniert, dass mit den künstlichen Gestirnen ähnlich verfahren wird, freilich, ohne dass es der Benutzer mit seinem 200.-DM—GPS-Empfänger oder gar der Autofahrer bemerkt. Allerdings wird nicht mehr ein Winkel gemessen, sondern der Laufzeitunterschied, also die Zeit, die Funkwellen vom Satelliten bis zum GPS-Empfänger im Auto, im Flugzeug, am Armband des Bergsteigers oder auf der Tankerbrücke brauchen. Der Empfänger weiß aus seinem zugesendetem Datenbestand, wann das Signal vom Satelliten ausgesendet wird und wann es bei ihm eintrifft. Dass der Zeitunterschied nicht mehr mit den Maßstäben von John Harrison gemessen werden kann, leuchtet ein. (Atom-)Uhren in den GPS-Satelliten verfügen über eine rechnerische Genauigkeit von einer einzigen Sekunde - in dreißigtausend Jahren.

Somit erhält der Navigator mit Hilfe von einem Satelliten einen Kreis, auf dem er sich befindet, bei zwei Aluminiumsternen ist es dann schon eine genaue Position nach Länge und Breite und bei drei Satelliten erfährt der Navigator auch noch die Höhe, was für den Flugzeugführer extrem wichtig ist. Tatsächlich hilft noch ein weiterer Satellit, der die genaue Zeit liefern muss. Und wenn dann noch die gesamte Erdoberfläche abgedeckt werden soll, sind schon fast zwei Dutzend Satelliten notwendig.

Ursprünglich wurde für den Autofahrer die  erzielbare Genauigkeit des GPS-Systems bis auf 300 Meter verschlechtert, denn die Militärs im Pentagon sehen es nicht gerne, wenn andere Nationen ihre Raketen mit amerikanischem GPS steuern würden. Präsident Clinton jedoch hat persönlich die Aufhebung dieser Verschlechterung im Frühjahr dieses Jahres angeordnet. Damit ist ein Menschheitstraum in Erfüllung gegangen: Der Mensch kann nunmehr jederzeit, die eigene Position finden, auf zehn Meter genau.

Bobby Schenk, von Beruf Richter ist einer der erfahrendsten deutschen Fahrtensegler. Der Autor von mehreren Büchern über terrestrische und Astronavigation gilt als Experte auf diesem Gebiet. 

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