نظام التموضع العالمي

[night fury]

تطبيقات فضائية

“يحوِّل "نظام التموضع العالمي" في الوقت الحاضر الطريقة التي تعمل وفقها دول العالم في الفضاء الخارجي، من أنظمة توجيه مركبات الفضاء العائدة من محطات الفضاء العالمية إلى التحكم في أقمار الإتصالات الصناعية وإلى أشكالٍ جديدة تماماً للإستشعار عن بعد للكرة الأرضية. وفي الختام ستتجاوز قوة ونطاق هذه الأداة الجديدة بكل تأكيد كل ما يمكن أن نتخيَّله الآن.”
د.توم يونك، معمل الدفع النفاث، كاليفورنيا، الولايات المتحدة.

فوائد

• توفير درجة أعلى من تحديد الموقع بأدنى حد من التحكم الأرضي.
• استبدال أجهزة الاستشعار عالية الكلفة والضخمة على متن المركبات.

مدار الأرض

يدخل "نظام التموضع العالمي" ثورة هائلة ويدفع بحيوية كبيرة في الطريقة التي تعمل وفقها الدول في الفضاء الخارجي، من أنظمة توجيه المركبات المأهولة بأطقمها، إلى الإدارة، إلى تتبع المسار، إلى التحكم في كوكبة أقمار الإتصالات، إلى رصد كوكب الأرض من الفضاء الخارجي. وتشمل الفوائد التي تعود من جراء استخدام "نظام التموضع العالمي":

جاسون- 1: مهمة المسح الطوبوجرافي لسطح المحيط (تشمل مستقبلاً "ريسيفر" يعمل بتكنولوجيا و"نظام التموضع العالمي" ومقياساً للانعكاس "ريفلكتوميتر" يعمل بالليزر للتدقيق العالي لتقدير المدار)

• حلولا ملاحية - يوفر تحديداً فائق الدقة للمدار، بأقل عدد من أطقم التحكم الأرضي، مع وحدات "نظام التموضع العالمي" الموجودة حالياً مؤهلة للعمل في الفضاء الخارجي.
• حلولا اقتصادية - يستبدل أجهزة الإستشعار ذات التكلفة العالية المركبة على متن المركبات بهوائيات منخفضة التكلفة تعمل بتكنولوجيا "نظام التموضع العالمي" ونظم العد العشري.
• حلولا زمنية - يستبدل الساعات الذرية باهظة الثمن في سفن الفضاء بمستقبلات (=ريسيفيرات) "نظام التموضع العالمي" التي تستطيع تحديد الوقت بصورة دقيقة.
• تحكماً في كوكبة الأقمار الصناعية - يوفر نقطة اتصال وحيدة للتحكم لصيانة المدار الذي يدور فيه عدد ضخم من سفن الفضاء مثل أقمار الإتصالات اللاسلكية.
• بنية للعمل السريع - يمكّن من إدارة دقيقة لتشكيلات الأقمار الصناعية بأقل قدر من التدخل من جانب أطقم على سطح الأرض.
• محطات اعتبارية - يوفر "صيانة المحطة" بصورة أتوماتيكية وخدمات موضع نسبية لمناروات تتبع المسارات العلمية المتقدمة مثل استخدام ظواهر التداخل الضوئي في قياس الطول الموجي (interferometry).
• تتبع مسار المركبة التي تم إطلاقها - يستبدل أو يضيف رادارات تتبع المسار بوحدات من "نظام التموضع العالمي" أعلى دقة وأقل تكلفة لضمان سلامة النطاق وإنهاء الطيران بصورة ذاتية أي تلقائية.

القمر وكوكب المريخ وما وراءهما

تشمل رؤية الولايات المتحدة في استكشاف الفضاء الخارجي، وهي الرؤية التي تسير وفقها الإدارة الأمريكية القومية للطيران والفضاء (ناسا)، بناء التكنولوجيات المستحدثة والمعرفة والأبنية التحتية للعودة إلى القمر، وتمهيد الطريق لمهمات مأهولة في المستقبل إلى كوكب المريخ وما وراءه. وسوف تقف هذه الرؤية حافزاً لبحث جديد سوف يصبح على وجه التحديد بمثابة الحد الأخير من حدود الملاحة. واستناداً إلى التجربة مع "نظام التموضع العالمي"، قد يستطيع المرء أن يتصور بناء شبكة شبيهة بأنظمة التموضع العالمي من الأقمار الصناعية حول القمر والمريخ. وفي وسع شبكة قمرية أو مريخية أن توفر إتصالات مترابطة وبنية تحتية للملاحة لدعم الاستكشاف والمهمات العلمية سواء في مدار القمر أو على سطح كلٍ من القمر والمريخ.
كما تدرس "ناسا" حالياً جدوى نصب أجهزة بث إشارات شبيهة بنظام التموضع العالمي على متن الأقمار الصناعية المتجهة إلى نقاط "لاجرانجيان" الشمسية-الأرضية. ويمكننا إقامة نقاط ذات مرجعية جيوديسية (أقصر خط بين نقطتين) عند هذه المواقع لدعم الاستكشاف في المستقبل للمنظومة الشمسية.

مفهوم الاتصالات المريخية و شبكة الملاحة

ويصوِّر الشكل التالي إتصالاً مريخياً ومفهوماً ملاحياً لإثنين من الأقمار الصناعية في مدار محطة جوية (مكافئ لمدار محطة أرضية على سطح المريخ).