الملاحة عبر الأقمار الصناعية

كيف تعمل الملاحة عبر الأقمار الصناعية:

لقد غيرت أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية الطريقة التي نتنقل بها في طريقنا حول الطرق السريعة، لقد ولت الأيام التي كان على المسافرين أن يكون لديهم صندوق قفازات مليء بالخرائط وذهبت أيضًا الحاجة إلى التوقف وسؤال أحد السكان المحليين عن الاتجاهات.

يعني التنقل عبر الأقمار الصناعية أننا ننتقل الآن من النقطة أ إلى النقطة ب واثقين من أن الأنظمة ستأخذنا إلى هناك، وعلى الرغم من أن أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية ليست دليلًا خادعًا (يجب أن نقرأ جميعًا قصص الأشخاص الذين يقودون فوق المنحدرات وفي الأنهار وما إلى ذلك)، إلا أن ذلك قد أحدث ثورة بالتأكيد في طريقنا.

يوجد حاليًا نظام عالمي واحد للملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS) وهو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الذي تديره الولايات المتحدة، على الرغم من أنه من المقرر أن يدخل نظام أوروبي منافس (جاليليو) إلى الإنترنت في وقت ما بعد عام 2012 ويجري تطوير كل من النظامين الروسي (GLONASS) والصيني (COMPASS).

ومع ذلك ستعمل جميع شبكات (GNSS) هذه باستخدام نفس التكنولوجيا التي يستخدمها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وفي الواقع يجب أن تكون أنظمة (GPS) الحالية قادرة على استخدام هذه الأنظمة المستقبلية دون تغيير كبير.

نظام GPS هو في الأساس كوكبة من الأقمار الصناعية (يوجد حاليًا 27)، يحتوي كل من هذه الأقمار الصناعية على ساعة ذرية (في الواقع يوجد اثنان على معظم الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي، ولكن لغرض هذا التفسير لا بد من النظر في واحد فقط)، كما تحتوي الإشارات التي يتم إرسالها من القمر الصناعي (GPS) على عدة أجزاء من المعلومات يتم إرسالها كعدد صحيح واحد:

• وقت إرسال الرسالة.

• الموقع المداري للقمر الصناعي (المعروف باسم التقويم الفلكي).

• صحة النظام العام ومدارات أقمار GPS الصناعية الأخرى (المعروفة باسم التقويم).

يتلقى جهاز استقبال الملاحة عبر الأقمار الصناعية من النوع الموجود على لوحة القيادة في سيارتك هذه المعلومات ويستخدم معلومات التوقيت لتحديد المسافة الدقيقة من جهاز الاستقبال إلى القمر الصناعي، باستخدام ثلاثة أو أكثر من هذه الإشارات يمكن تحديد الموقع الدقيق مثلثات (أربعة إشارات مطلوبة بالفعل، حيث يجب تحديد الارتفاع فوق مستوى سطح البحر أيضًا).

نظرًا لأن التثليث يعمل عند إرسال إشارة الوقت والمدة التي استغرقتها للوصول إلى جهاز الاستقبال، يجب أن تكون الإشارات دقيقة بشكل لا يصدق. حتى ثانية واحدة من عدم الدقة يمكن أن ترى المعلومات الملاحية خارجة ولكن آلاف الكيلومترات كضوء، وبالتالي إشارات الراديو يمكنها السفر ما يقرب من 300000 كم كل ثانية.

يمكن أن توفر شبكة الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) حاليًا دقة ملاحية في حدود 5 أمتار مما يوضح مدى دقة الساعات الذرية.