Astronomische Navigation

Die unabhängige Ortsbestimmung gewinnt wieder an Relevanz: Organisationen wie IMO, ICAO und ITU warnen ausdrücklich vor Störungen des GNSS (Global Navigation Satellite System, also aller satellitengestützten Systeme zur Positionsbestimmung: GPS (USA), Galileo (EU), GLONASS (Russland) und BeiDou (China)).

Die häufigsten Störnverfahren heißen Jamming und Spoofing. GPS-Jammer stören den Empfang der GPS-Daten von den Satelliten derart, dass der Empfänger an Bord gar keine Position mehr anzeigt. Noch heimtückischer ist das Spoofing. Hierbei erzeugt der so genannte Pseudolit formal gültige, aber falsche Positionsdaten und überträgt diese, um Kollisionen oder Grundberührungen zu provozieren.

Seit 2022 werden GPS-Störungen auch zunehmend in Europa beobachtet. Die Ostsee ist regelmäßig davon betroffen. Wo der Empfang der GPS-Signale gestört ist, zeigt die täglich aktualisierte Internetseite GPSJAM.

Seit Jahrhunderten werden Höhe und Richtung von Sonne, Mond, Planeten und Fixsternen zur Ortsbestimmung genutzt. Nach zunächst vergleichsweise einfachen Instrumenten wie Jakobsstab, Astrolabium, Quadrat oder Kamal setzte sich im 18. Jahrhundert das Prinzip der doppelt reflektierenden Instrumente durch. Ein erstes Konzept hatte Isaac Newton bereits um 1700 verfasst. Es blieb jedoch unbeachtet. Zunächst entstand der Oktant, dessen Gradbogen einen Achtelkreis (45°) umfasst. Die Skala ist mit dem doppelten Wert, also 90° beschriftet. Bei der Weiterentwicklung Sextant wird ein Sechstelkreis (60°) auf dem Gradbogen abgebildet. Auch hier ist wegen des Reflexionsgesetzes Einfallswinkel = Ausfallswinkel der gesamte Reflexionswinkel doppelt so groß wie der Schwenkwinkel der Alhidade. Die Skala zeigt also 120°.

Als Erfinder des Sextants werden häufig der englische Mathematiker John Hadley und der US-Amerikaner Thomas Godfrey genannt, die um 1730 voneinander unabhängig Instrumente präsentierten. Laut David Barries Recherche zu SEXTANT – DIE VERMESSUNG DER MEERE beauftragte Captain John Campbell von der britischen Royal Navy 1757 den führenden Instrumentenbauer John Bird mit der Fertigung des ersten Sextanten.

Mit dem Sextant wurde die geographische Breite bestimmt. Ferner wurde er dazu genutzt, die Mondabstände zur Längenbestimmung zu messen (nachzulesen in Dava Sobels phantastischem Buch LÄNGENGRAD).

Die Messgenauigkeit des Sextants wurde durch die Micrometertrommel verfeinert. Bei modernen Trommelsextanten kann der Winkel in Grad, Minuten und Zehntelminuten präzise abgelesen werden.

Das TOPLICHT-Sortiment reicht von einfachen Übungsgeräten zum Reinschnuppern in die Astronavigation bis zum professionellen Präzisionsinstrument für die Berufsschifffahrt.

Bei den professionellen Sextanten vertrauen wir auf die beiden deutschen Hersteller CASSENS & PLATH in Bremerhaven und FREIBERGER Präzisionsmechanik im sächsischen Freiberg. Die FREIBERGER-Sextanten sind aus seewasserbeständigem Aluminium gefertigt, CASSENS & PLATH fräst seine Sextanten aus Messingblöcken.

Die Arbeit mit dem Trommelsextant wird durch eine Beleuchtungseinheit, einen Chronographen zur exakten Zeitnahme oder einen künstlichen Horizont für (Übungs-)Situationen ohne sichtbare Kimm vereinfacht.

Der traditionelle Halbsichtspiegel des Sextants ist nur auf einer Hälfte verspiegelt. Sein Vorteil liegt in der hohen Lichtausbeute, besonders bei Dämmerungsbeobachtungen; außerdem erleichtert die Spiegelkante die Vertikalorientierung des Instruments. Der Nachteil: Gestirn und Horizont sind räumlich getrennt, und bei unruhiger See oder ungenauer Richtung wird die Beobachtung anspruchsvoller.

Der Vollsichtspiegel ist dagegen halbversilbert und halbdurchlässig. Dadurch bleiben Gestirn und Horizont gleichzeitig im Blickfeld, was die Beobachtung vereinfacht und das Halten des Gestirns bei bewegter See erleichtert. Dafür ist das Horizontbild etwas lichtschwächer, was bei Dämmerung nachteilig sein kann.

Die persönliche Vorliebe lässt sich am einfachsten im direkten Vergleich ermitteln. Besuchen Sie uns gerne im TOPLICHT-Laden und vergleichen dort den Blick durch Vollsicht- und Halbsicht-Modelle.

Ein Sextant besteht aus über 100 Einzelteilen wie etlichen Schrauben und Federn. Das größte Bauteil ist der Rahmen. Der Gradbogen wird graviert oder gelasert. Nach der Lackierung werden dann alle Bauteile angebracht.

Die wichtigsten Elemente eines Sextanten sind:

• Rahmen mit Gradbogen
• Teleskop
• Index- und Horizontspiegel
• Index- und Horizontschattengläser
• Handgriff
• Trommel mit Minutenteilung (Nonius)
• Sperrklinke
• Alhidade/Indexarm

Ein Sextant ist ein Präzisionsinstrument, das alle drei, spätestens fünf Jahre gewartet werden soll. Dabei werden Rahmen und optische Bestandteile gereinigt und überprüft. Falls erforderlich wird ein Kostenvoranschlag für den Austausch oder die Reparatur einzelner Komponenten erstellt. Am Ende wird der Sextant neu justiert und auf dem Prüfstand geprüft. Dann erhält er ein neues Qualitätszertifikat.

Die Wartung von Sextanten bieten wir auch für Instrumente anderer Hersteller als FREIBERGER oder CASSENS & PLATH an.

Gut verständliche Literatur und Formblätter erleichtern den Einstieg in die Astronavigation und dienen im Alltag als Gedächtnisstütze und sinnvolle Hilfsmittel. Helmut Hoffrichter zeigt in ASTRONAVIGATION – ENDLICH ZEITGERECHT, dass das Messen der Höhenwinkel der Sonne in Kombination mit der von ihm entwickelten Smartphone-App ein unkompliziertes Navigations-Backup ergibt.

Lutz Böhme und Leon Schulz betrachten die Astronavigation mit dem Fokus auf die Prüfungsvorbereitung zum deutschen Sporthochseeschifferschein (SHS) bzw. zum britischen RYA Yachtmaster Ocean.

Das Nautische Jahrbuch liefert die gedruckte Datengrundlage für die Astronavigation auf See: Ephemeriden für Sonne, Mond, Planeten und Fixsterne, Tafeln, Sternkarten, Auf- und Untergangszeiten sowie weitere Hilfen zur Positionsbestimmung.

Für die Praxis gut zu wissen: Die zweiten tausend Höhenwinkelmessungen sollen schon deutlich präziser werden als die ersten tausend. 😉