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GPS-Uhren  
Vom Himmel her, da kommt die Zeit

Überall auf der Welt auf ­Knopfdruck sekundengenau die Lokalzeit am Handgelenk: Mit der Astron hat Seiko die Zeitmessung auf der Basis der GPS-Satellitensignale perfektioniert.

Von Peter W. Frey
13.11.2013

Es war eine Weihnachtsüberraschung, welche die Schweizer Uhrenindus­trie in den darauffolgenden Jahren ­­in ihren Grundfesten erschüttern sollte: Am 25. Dezember 1969 präsentierte Seiko in Tokio die erste im Handel erhältliche Armbanduhr mit Quarzwerk. Die Seiko Astron kostete 1250 Dollar, was damals dem Preis des ebenfalls japanischen Mittelklassewagens Toyota Corolla entsprach. Die Uhr war im Nu ausverkauft.

Mehr als 40 Jahre später nennt Seiko erneut eine Uhr Astron. Ein hoher Anspruch, leitete doch die Ur-Astron den Siegeszug der Quarzuhr ein. Die neue Astron GPS Solar bringt wohl keine Revolution in der Uhrentechnik, aber sie perfektioniert die Zeitmessung mithilfe der ­Satellitensignale des Global Positioning System (GPS): Erstmals zeigt eine Armbanduhr die Lokalzeit in allen 39 Zeitzonen der Welt auf Knopfdruck sekundengenau an.

Armbanduhren, die durch Funksignale synchronisiert werden, sind seit mehr als 20 Jahren erhältlich. Ihr Nachteil: Die Synchronisierung ist nur möglich im Empfangsbereich von wenigen terrestrischen Zeitzeichensendern. Solche Langwellensender stehen in Deutschland (der auch in der Schweiz empfangbare Sender DCF auf 77,5 kHz in Mainflingen bei Frankfurt), Grossbri­tannien, den USA, Japan und China. In ganz Südamerika, Afrika und Ozeanien sowie grossen Teilen von Asien ­lassen sich hingegen Funkuhren mangels Zeitzeichensendern gar nicht synchronisieren.

Satelliten sorgen für weltweiten Einsatz

Im Gegensatz zu den terrestrischen Sendern leuchten die GPS-Satelliten mit ihren Mikrowellensignalen zwischen 1200 und 1600 MHz den hintersten Winkel der Erde aus. Mindestens 24 Navstar-Satelliten umkreisen je zweimal pro Tag den Globus auf einer Umlaufbahn 20 000 Kilometer über der Erde. Die GPS-Signale lassen sich nicht nur zur metergenauen Positionsbestimmung und damit zur Navigation nutzen, sondern auch zur ­Zeitmessung. An Bord jedes Satelliten verrichten vier hochpräzise Caesium- oder Rubidium-Atomuhren ihren Dienst. Ein GPS-Empfänger wertet die relative Zeitver­zögerung der Signale von mindestens vier Satelliten aus und errechnet daraus die Position auf der Erde und die Zeit auf 50 Nanosekunden genau.

Für aktive Sportler sind GPS-Empfänger am Hand­gelenk nichts Neues. Hersteller wie Polar, Suunto, Garmin oder Timex bieten seit Jahren günstige digitale Armbanduhren an, welche die Satellitensignale zur Anzeige und Dokumentation sportlicher Leistungen wie zurückgelegte Distanz oder Geschwindigkeit nutzen. Nicht ­erhältlich waren jedoch bisher hochwertige GPS-Armbanduhren mit analoger Zeitanzeige. Citizen machte 2011 den Anfang mit der Satellite Wave, einer Konzeptuhr in einer limitierten Auflage von 990 Exemplaren. Sie war in Europa nur in wenigen Exemplaren verfügbar.

Überraschend präsentierte Seiko ein Jahr später dann die Astron GPS Solar. Die Uhr mit einem Durchmesser von 47 Millimetern reizt die GPS-Technik voll aus. Nicht nur synchronisiert sie sich selbstständig einmal pro Tag oder auf Knopfdruck, sondern sie stellt sich auch auf die jeweils gültige Lokalzeit ein – das ist bequem für Viel­reisende und Globetrotter. Doch wie weiss die Uhr, ­welche Zeit es in Ecuador, in Indien oder auf Tahiti ist? Dazu verpassten die japanischen Entwickler von Seiko der Uhr ein Gedächtnis. Sie teilten die Erdoberfläche in rund 1 Million Sektoren auf und definierten für jeden Sektor die geografische Länge und Breite sowie eine der 39 heute verwendeten Zeitzonen.

Astron kennt auch «krumme» Zeitzonen

Aufgrund der empfangenen Satellitensignale vergleicht die Uhr den eigenen Standort mit den im Festwertspeicher hinterlegten Daten und stellt sich dann auf die gültige Lokalzeit ein. Dabei kennt die Astron auch «krumme» Zeitzonen wie etwa jene von Venezuela (GMT minus 4½ Stunden), von Nepal (GMT plus 5¾ Stunden) oder den australischen Northern Territories (GMT plus 9½ Stunden). Der Erinnerung an die Zeit daheim dient ein kleines 24-Stunden-Hilfszifferblatt, und eine weitere Anzeige informiert über den Synchronisierungsvorgang.

Die Entwicklung der Astron hielt für die Seiko-Ingenieure eine Menge von Knacknüssen bereit. So benötigt die Synchronisation mit den schwachen Signalen aus dem All bis zu 10 000 Mal mehr Energie als eine normale Quarzuhr und 200 Mal mehr als eine Funkuhr. Es musste deshalb ein sehr energieeffizientes GPS-Modul ent­wickelt werden. Als Energiespeicher kam nur ein Lithium-Ionen-Akkumulator in Frage, der über ein lichtempfindliches Zifferblatt permanent wieder aufgeladen wird. Die GPS-Antenne schliesslich ist unter einer Keramik-lünette angebracht, welche die Satellitensignale nicht dämpfen soll.

Neue Lokalzeit in 52 Sekunden präsent

Die Uhr braucht mithin Licht und freie Sicht auf ­möglichst viel Himmel, soll sie sich korrekt synchroni­sieren und an eine neue Zeitzone anpassen. Die Astron-­Betriebsanleitung (die Kurzversion ist 26 Seiten, das ­vollständige Manual 58 Seiten stark) macht klar, dass in ­Gebäuden und selbst in Strassenschluchten von Grossstädten bald einmal Ende ist. «Zwischen Wolkenkratzern starrt man dann frustriert aufs Zifferblatt und sieht, dass die Uhr ‹N› für ‹keine Synchronisierung möglich› meldet», berichtet der New Yorker Uhren-Blogger Stephen J. Pulvirent. Und ist nicht genügend Licht vorhanden, ­verweigert die Uhr die Synchronisation von vornherein. «In der Nacht synchronisiert die Astron nicht», bestätigt ­Peter Behrensen von Seiko Deutschland.

Eigene Erfahrungen zeigen, dass sich die Astron nach Betätigen des entsprechenden Drückers in der Regel schneller auf die neue Zeitzone einstellt als die vom Hersteller genannten 2 Minuten. 52, 59, 78 und 81 Sekunden waren bisherige Werte. In ­einem Fall in Südamerika ­synchronisierte sich die Uhr allerdings auf 1 Stunde ­später als die tatsächliche Ortszeit. Der Grund der Abweichung war schnell gefunden und manuell korrigiert: Die Uhr weiss nicht, ob und wo Sommerzeit herrscht – Ecuador kennt keine Sommerzeit!

Junghans Präzision ist ­lediglich ein Nebeneffekt

Konkurrenz
Mit der in der günstigsten Version über 2000 Franken teuren Astron GPS (Bild oben) hat Seiko bei den Funkuhren eine neue Dimension erschlossen. Bei ­Junghans, dem europäischen Pionier der traditionellen Funkuhren, nimmt man die Konkurrenz durch den ­Zeitfunk aus dem All gelassen. GPS-gesteuerte Uhren seien eine Ergänzung. Auch Junghans beschäftige sich seit geraumer Zeit mit der Satellitentechnologie. «Doch derzeit ist der Platzbedarf der GPS-Technik noch relativ gross, sodass dies die Optik unserer ­flachen ­Uhren stark beeinflussen würde», erklärt ­Sprecherin ­Sandra Müller. Das Design stehe bei den Käufern von Junghans-Uhren klar im Vordergrund: «Die Präzision ist heute ein positiver Nebeneffekt.»

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