מאת:יאיר פלד
מהו GPS
GPS זוהי מערכת ניווט לוויינית (Global Position System) מערכת זו מתבססת על 24 לוויינים המקיפים את כדור במסלול קבוע.
הלוויינים שוגרו לחלל ע"י משרד ההגנה האמריקאי, כאשר השימוש המקורי בהם היה לצרכים צבאיים בלבד (בין היתר ניווט טילים והנחייתם) בשנות ה-80 התיר הממשל האמריקאי את השימוש במערכת זו גם למגזר האזרחי ובכך ניתן האות לפיתוח יישומים כמו תוכנות ניווט ואפליקציות נוספות אשר עשו שימוש ביכולות הלווייניות של ה-GPS. חשוב לציין שבתחילת תהליך החדירה של השימוש במערכת זו למגזר האזרחי, הגביל משרד ההגנה האמריקאי את דיוקו של האות הנקלט בציוד האזרחי לעומת זה הנקלט בציוד הצבאי ע"י שימוש בהצפנה מיוחדת. ב-1 במאי 2000 הודיע נשיא ארה"ב, ביל קלינטון שהדיוק הסלקטיבי יבוטל עד שנת 2006 אולם בפועל בוצע הביטול עוד בשנת 2000.
לוויני ה-GPS
המערכת מבוססת כאמור על 24 לוויינים המקיפים את כדור הארץ במסלול אורביטלי קבוע. (בפועל ישנם עוד 4 לוויינים במערכת אשר אמורים להחליף לוויינים ישנים אשר ייצאו מכלל שימוש) כל ארבעה לוויינים מהווים יחידה שלמה אחת המקיפה את כדור הארץ, כאשר בסה"כ ישנם שישה מסלולי הקפה לווייניים. הלוויינים משלימים הקפה מלאה של כדור הארץ פעמיים ביום ובכל אחד מהם ישנו שעון אטומי, עובדה המבטיחה שבכל הלוויינים השעה תהיה זהה.
מסלולי ההקפות נקבעו בצורה זו ע"מ שבכל רגע נתון תהיה אפשרות קליטה של לפחות ארבעה לוויינים על פני כל נקודה בכדור הארץ.
הלוויין הראשון שוגר בשנת 1978 ופרישה מלאה של הרשת הכוללת 24 לוויינים הושגה בשנת 1994.
הלוויינים מונעים ע"י אנרגיה סולארית ויש להם מצבר גיבוי ע"מ לאפשר להם להמשיך לפעול גם במקרה של ליקוי חמה. ללוויין ישנו מנגנון היגוי רקטי העוזר לו לשמור על הנתיב בו הוא אמור להיות.
כיצד עובדת המערכת
מסלולו של כל לוויין ידוע בדיוק רב וכל לוויין שולח אות זמן ייחודי לכדור הארץ. מקלט ה-GPS יודע לשייך כל אות ללווין ממנו הוא נשלח (ע"מ שלא תהיה התנגשות בין האותות אשר עלולה לגרום לכך שייווצר בלבלול בזיהוי הלוויינים) לאחר פענוח אות הזמן מחשב המקלט את הפרש הזמנים בין הלוויינים וע"י כך הוא יכול לחשב את מרחקו מהלוויינים.
על הקרקע מחושב המרחק בין המקלט והלוויינים, דרך טריאנגולציה למציאת מיקום המקלט ומהירותו במרחב.
ע"מ לקבוע מיקום דו מימדי ולעקוב אחרי תנועה, זקוק המקלט להינעל על אות של לפחות שלושה לוויינים אשר ייתנו לו אינדיקציה על קווי אורך ורוחב.
ע"מ לקבוע מיקום תלת מימדי ולעקוב אחרי תנועה, זקוק המקלט להינעל על אות של לפחות ארבעה לוויינים אשר בנוסף לאינדיקציה על קווי אורך ורוחב, יספקו מידע גם על הגובה.
לאחר שהמקלט התקבע על המיקום המדויק ("השיג פיקס") יש באפשרותו לחשב אינפורמציה נוספת כמו מהירות, כיוון התקדמות, מרחק ליעד, זמני זריחה/שקיעה ועוד.
עקב חשיבותו הרבה של תחום ה-GPS וההגמוניה של ארה"ב בשוק זה (יש לה אפשרות תיאורטית להצפין שוב את האות ובכך לרכוש יתרון בתחומים רבים בכלל ובתחום הצבאי בפרט) ישנו מאמץ לפתח מערכות ניווט אלטרנטיביות אשר יתבססו על לוויינים לא אמריקאיים. רוסיה פיתחה מערכת ניווט בשם גלונאס אשר עובדת החל משנת 1996 וכוללת 24 לוויינים. סין פיתחה אף היא מערכת בשם ביידו הכוללת היום חמישה לווינים.
בנוסף לרוסיה וסין, האיחוד האירופאי החליט לפתח גם מערכת ניווט בשם גלילאו בעלות של 4 מיליארד דולר. המערכת כרגע אינה פועלת, ונכון לעכשיו שוגר לווין אחד בשנת 2005.
