Tenk deg ei framtid med førerløse biler – med fly uten piloter – med båter uten noen ved roret. Tenk deg óg ei framtid der kirurger på ett kontinent, med ei joystick, kan operere pasienter på et annet kontinent. Det høres ut som science fiction, men dette framtidsscenariet er allerede her og nå – iallfall delvis. Teknologien som kreves, er langt på vei utviklet og på plass.

Men likevel - noe av det aller viktigste står igjen, for dette framtids-scenariet krever at de signaler som skal styre slike biler, båter, fly og veilede kirurger, må ha millimeter-presisjon.

Kravet om den ultimate nøyaktighet vil óg være av den aller største betydning når det gjelder det som skjer med klimautviklingen - med isavsmeltingen, hevingen av havnivået og temperaturøkningen.

Bruker eldgamle signaler

Hovedforsamlingen i FN har derfor oppfordret alle verdens land om å sikre større presisjon i målinger om klimautvikling, bedre navigasjon og redningsoperasjoner etter naturkatastrofer. Fremfor alt – å etablere et felles og globalt koordinatsystem som sikrer en nøyaktig posisjonsbestemmelse – uansett hvor i verden den måles fra.

Millimetermål og lysår høres ut som et formidabelt paradoks. Men for å nå fram til en størst mulig presisjon med millimeternivå her på jorda, må forskerne, så underlig det enn høres ut, hente inn signaler fra det ytre verdensrom – fra kvasarer i tida etter The Big Bang, milliarder av lysår tilbake. Gjennom det kan de få vite hvor planeten Jorda befinner seg i universet. Først når den posisjonen er funnet, vil det være mulig å beregne hvor de mange GPS-satellittene befinner seg – de som igjen skal sende oss de riktige koordinatene.

Vil lage presise posisjoner for hele kloden

Det norske Kartverket var tidlig ute med å engasjere seg i det som FN nå legger opp til. Det gjelder særlig de fagfolk som arbeider innen vitenskapsfeltet Geodesi. Dette er rett og slett vitenskapen om Jordas posisjon og rotasjon i universet, om jordskorpa som stadig forandrer seg og om hvordan tyngdekraften virker på de ulike steder av kloden.

Alt dette virker inn på hvilke ko-ordinater som festes til de ulike steder og hendelser. Det FN nå søker, er å få bygget et globalt nettverk av antenner og annen teknologi som kan skape en Global Geodetisk Referanse Ramme – forkortet GGRF.

Det betyr at uansett hvor man er på kloden, så vil man kunne forholde seg til felles referansepunkt fot planeten Jorda.

Kvasarene i det ytre verdensrom

Dette referansepunktet har forskerne funnet i kvasarene, enormt lyssterke himmelfenomener som sender ut elektromagnetisk stråling. Og fordi de er så langt ute i det ytre verdensrom, noen opptil 12-13 milliarder lysår unna, så regnes de for å være helt stabile referanser. Lyset fra dem er sendt ut mange milliarder år før vår egen Jord ble skapt.

Innstrålingen fra kvasarene blir fanget opp av antenner på mange kanter av kloden, og ved å sammenholde data fra alle disse antennene, kan forskerne finne Jordas nøyaktige posisjon i universet.

Når så denne posisjonen er avgjort, kan satellittenes posisjoner bestemmes helt nøyaktig. Først når det har skjedd, kan de GPS-signaler vi forholder oss til i hverdagen, bli presise på millimeternivå. Enten vi nå er bilførere, kirurger, klimaforskere, meteorologer – eller på annet vis er avhengige av presis navigasjon.

Jakten på den eksakte posisjon

For oss i hverdagen er det naturlig å tenke på et stadig mer korrekt GPS-signal når vi skal finne fram i byer og trange smug. I dag gir disse signalene normalt en presisjon på mellom 5 og 10 meter, og det er store variasjoner mellom de enkelte land når det gjelder muligheten for presise posisjonsangivelse.

Derfor ønsket nå FN å få etablert et felles posisjons- og koordinat-system for alle land. Og det med millimeterpresisjon - enten det gjelder nedsmelting av isbreer, heving av havnivå, navigering i lufta, til lands eller til sjøs.

For redningsarbeid etter jordskjelv, vulkanutbrudd og andre naturkatastrofer vil en slik nøyaktig posisjons-bestemmelse også være helt avgjørende.

Kartverket ble tidlig koblet inn i det internasjonale geodesi-nettverket, og under ledelse av direktør Per Erik Opseth og kommunikasjonsrådgiver Anne Jørgensen har den norske deltagelsen i dette FN-drevne arbeidet vært svært viktig og synlig. Jørgensen har blant annet deltatt i den internasjonale ekspertgruppa som arbeidet fram resolusjonsforslaget som ble vedtatt ved generalforsamlingen i 2015. 

Ei bærekraftig utvikling

Tross de millimeterkrav som reises innenfor ulike typer teknologi som forventes i framtida –  til tog og biler, båter og fly, kraftforsyning, navigasjon og kart  – så er det først og fremst hensynet til klimaproblemene og ei bærekraftig utvikling som har drevet FN til dette initiativet.

Et eksempel på dette er blant annet forholdet mellom isavsmelting og havnivå. Gjennom flere tiår har det vært hevdet fra forskerhold at dersom isen på Grønland smelter, så vil havnivået stige med syv meter. Vi vet at isblokker så store som Eiffeltårnet velter ut i havet ved Grønland, og at iskappa over verdens største øy smelter i ei dramatisk og akselererende fart. Men det betyr ikke at havnivået rundt Grønland vil stige med syv meter.

Tvert om – forskere hevder nå at det vil synke, blant annet. fordi landområdene hvor kilometertykk is forsvinner, vil stige mer når vekten av is blir borte. Dette kalles landheving.

Tyngdekraften på Grønland vil svekkes dramatisk, og de nye vannmassene fra isen vil ikke bli holdt tilbake ved Grønland. Andre geofysiske krefter vil også virke inn, slik at havnivået som kanskje vil stige med bare noen titalls centimeter her i nord, vil kanskje stige 10 til 15 meter ved Ekvator – med all dramatikk og tragedier som følger av dette. Mange havland vil legges under vann, som Bangladesh, Maldivene, Tonga og Kiribati.

Med det nye koordinatsystemet vil denne utviklingen kunne følges med millimeterpresisjon, og vise lokale variasjoner av klimaeffekter over hele verden.

Ei Jord i bevegelse

En av de store utfordringene for å nå fram til et slikt globalt fellessystem for navigasjon og posisjonering er at planeten Jorda er dynamisk – stadig i bevegelse. Vi kjenner flo og fjære, men de færreste vet at det samme gjelder selve jordsmonnet vi står på.

Som tidevann har vi også tidejord. I en sekstimers syklus heves og senkes vi opptil 50 til 60 centimeter avhengig av hvor vi er i verden, og dypt nede i geologien forflytter de store tektonisk platene alle verdensdeler hele tiden. Europa og Nord-Amerika driver fra hverandre med nær på 20 millimeter i året – i samme fart som våre negler gror.

Landet hever seg også i varierende grad etter istidas nedpressing av jorda. Jordskjelv kan flytte fjell med flere meter. Vulkanutbrudd, voldsomme ras og tsunamier kan endre geologi og topografi dramatisk.  Jordoverflata forandrer seg hele tida.

Kartverkets observatorium i Ny Ålesund vil, når det er i full drift fra 2018, vil av flere grunner være et av de mest sentrale stasjoner i det verdensomspennende geodesi-samarbeid. Så langt nord vil det ligge vel til rette for nedlesing av signaler fra de mange satellitter i polare baner, og Kartverkets data vil ha stor betydning sammenholdt med de mange klimarelaterte forskningsprosjekter som gjennomføres her.

Denne geodetiske nysatsningen i Ny Ålesund på Svalbard har bragt Norge inn i førersetet i et av de viktigste forskningsfelt som angår hele klodens framtid – både når det gjelder teknologi, samfunnsutvikling og klima.