تابه‌حال از خود پرسیده‌اید که چطور گوشی‌های هوشمند از موقعیت جغرافیایی شما خبر دارند، یا چگونه یک ساعت مچی کوچک گام‌های پیاده‌روی شما را می‌شمارد؟ همه این کاربردهای شگفت‌انگیز محصول GPS هستند؛ فناوری که اطلاعات را جغرافیایی از ماهواره‌های فضایی به زیر انگشتان شما هدایت می‌کند. جی‌پی‌اس (GPS) یا سیستم موقعیت‌یابی جهانی، شبکه‌ای از ماهواره‌هاست که با ارسال سیگنال‌های دقیق، امکان شناسایی موقعیت مکانی را فراهم می‌کند. در ادامه با تعریف، تاریخچه و کاربردهای جی پی اس آشنا می‌شوید.
جی‌پی‌اس (GPS) در یک نگاه
جی‌پی‌اس شبکه‌ای از ماهواره‌هاست که مثل ماه به دور زمین می‌چرخند و موقعیت شما را با دقت بالا شناسایی می‌کنند. این فناوری که روزی فقط برای اهداف نظامی استفاده می‌شد، حالا حتی در گجت‌های کودکان هم به چشم می‌خورد!
امروزه GPS در حوزه‌های مختلفی از جمله نظامی، ناوبری، محیط‌زیست و غیره کاربرد دارد و حضور آن در بسیاری از حوزه‌ها حیاتی است. شاید تصور کنید چنین ادعایی اغراق‌آمیز است؛ ولی با مطالعه ادامه مقاله، نظرتان تغییر خواهد کرد.
جی‌پی‌اس (GPS) چیست؟
GPS مخفف عبارت Global Positioning System به‌معنای «سیستم موقعیت‌یابی جهانی» است. این سیستم از 24 ماهواره تشکیل شده است که در مدارهای مشخصی به دور زمین می‌چرند و اطلاعات جغرافیایی را ثبت می‌کنند. اگرچه جی پی اس توسط نیروی هوافضای ایالات متحده آمریکا راه‌اندازی شد؛ ولی امروزه خدمات آن در دسترس همه مردم جهان قرار دارد.
البته این سیستم فقط برای موقعیت‌یابی نیست. ساعت‌های اتمی درون این ماهواره‌ها دقیق‌ترین زمان‌سنج‌های جهان هستند و حتی شبکه‌های اینترنتی هم برای همگام‌سازی زمان از آن‌ها استفاده می‌کنند!
تاریخچه جی‌پی‌اس؛ از تماشای ستارگان تا تاکسی‌های اینترنتی
داستان از یک مشکل ساده شروع شد: در دهه ۱۹۶۰، زیردریایی‌های آمریکایی برای تعیین موقعیت جغرافیایی خود مجبور بودند به سطح آب بیایند و با استفاده از پریسکوپ ستاره‌ها را رصد کنند. با این کار ممکن بود توسط دشمن شناسایی شوند. این مشکل در سال 1964 نیروی دریایی را مجبور به ساخت سیستم «Transit» کرد که هر چند دقیقه فقط یک بار موقعیت را با دقتی در حدود 200 متر مشخص می‌کرد.
اما نقطه عطف ماجرا در سال ۱۹۸۳ اتفاق افتاد؛ وقتی یک هواپیمای مسافربری کره‌ای به اشتباه وارد حریم هوایی شوروی و توسط نیروی هوایی این کشور سرنگون شد.
با مشاهده این حادثه غم‌انگیز رونالد ریگان دستور داد جی‌پی‌اس در اختیار همه مردم قرار بگیرد. ازآن‌پس این فناوری راه خود را به خودروها، گوشی‌ها و حتی ساعت‌های هوشمند باز کرد.
این روزها جی پی اس دیگر تنها نیست! سیستم‌هایی مثل «گلوناس» روسیه و «بایدو» چین رقیب آن شده‌اند. جالب اینجاست که گوشی شما می‌تواند همزمان از چندین سیستم استفاده کند تا موقعیت را با دقت بالاتری نشان دهد. این رقابت فضاییِ جدید، آینده ناوبری را متحول خواهد کرد.
جی‌پی‌اس چگونه از فضا به جیب شما می‌آید؟
ماهواره‌های gps در ارتفاع ۲۰ هزار کیلومتری زمین قرار دارند و هر روز 2 بار دور سیاره ما می‌چرخند (هر چرخش 11 ساعت و 58 دقیقه طول می‌کشد). هرکدام از ماهواره‌ها یک پیام ساده درباره موقعیت مکانی و زمانی خود ارسال می‌کند. گوشی شما با مقایسه زمان دریافت این پیام‌ها از حداقل سه ماهواره، می‌تواند موقعیت جغرافیایی خود را شناسایی کند.
اما این پیام‌ها چطور از فضا به زمین می‌رسند؟ امواج رادیویی آنقدر قدرتمند هستند که از ابرها و حتی برگ درختان عبور کنند؛ ولی در برابر دیوارهای بتنی و سقف‌های فلزی تسلیم می‌شوند! به‌همین‌دلیل است که در مترو یا پارکینگ‌های زیرزمینی، سیگنال شما قطع یا با اختلال مواجه می‌شود.
خبر خوب این است که فناوری‌های جدید GPS با فرکانس دوگانه این مشکل را حل کرده‌اند. گوشی‌های هوشمند امروزی می‌توانند همزمان دو فرکانس مختلف را دریافت کنند و با مقایسه آن‌ها، احتمال خطا را تا حد زیادی کاهش دهند.
مزایای و معایب سیستم موقعیت‌یابی جهانی
بدون این سیستم زندگی مدرن فلج می‌شد! تصور کنید آمبولانس‌ها نتوانند سریع‌ترین مسیر ممکن را پیدا کنند، یا کشتی‌ها در اقیانوس گم شوند، یا اینکه وارد یک شهر بزرگ و جدید شوید و برای یافتن آدرس ساعت‌ها وقت خود را تلف کنید.
اما جی‌پی‌اس یک نقطه ضعف بزرگ هم دارد: وابستگی به آمریکا! ازآنجاکه این سامانه تحت کنترل دولت آمریکاست، در صورت بروز اختلافات سیاسی، ممکن است دسترسی کشورها محدود شود. همین نگرانی باعث شده استکشورهایی مثل روسیه و چین سیستم‌های مستقل خود را توسعه بدهند. از طرفی، دسترسی آمریکا به موقعیت مکانی همه مردم جهان، همیشه نگرانی‌های امنیتی را به‌دنبال داشته است.
نکته جالب دیگر، تاثیر جی‌پی‌اس بر مغز انسان است! مطالعات نشان می‌دهند استفاده مداوم از نقشه‌های دیجیتال، حافظه فضایی ما را ضعیف می‌کند. پس شاید بهتر باشد گاهی گوشی را خاموش کنید و مثل زمان‌های قدیم با چشمانتان مسیریابی کنید!
کاربردهای عجیب GPS که نمی‌دانید!
GPS حتی برای حیوانات هم مفید است! دانشمندان با نصب فرستنده‌های کوچک روی بدن وال‌ها یا لاک‌پشت‌ها، الگوهای مهاجرت آن‌ها را مطالعه می‌کنند. این اطلاعات به حفاظت از گونه‌های در خطر انقراض کمک بزرگی می‌کند.
در زندگی روزمره، این سیستم کاربردهایی دارد که هرگز به ذهنتان نمی‌رسد. مثلاً شرکت‌های حمل‌ونقل از آن برای بهینه‌سازی مسیرها و صرفه‌جویی در سوخت استفاده می‌کنند، یا کشاورزان با تراکتورهای مجهز به این فناوری، زمین را در کمترین زمان ممکن شخم میزنند.
وقتی جی‌پی‌ای به قهرمان تبدیل می‌شود!
وقتی کوهنوردی در ارتفاعات برفی گیر می‌افتد یا قایقی در وسط اقیانوس گم می‌شود، جی‌پی‌اس تنها امید نجات است. تیم‌های امداد با استفاده از آخرین موقعیت ارسال‌شده از دستگاه‌های همراه، مانند یک ردپای دیجیتالی، مسیر را ردیابی می‌کنند. در بلایای طبیعی مثل زلزله، پهپادهای مجهز به GPS مناطق آسیب‌دیده را اسکن می‌کنند تا کمک‌ها سریع‌تر به دست آسیب‌دیدگان برسد.
جالب اینجاست که جی پی اس حتی جان حیوانات را هم نجات می‌دهد! محققان با نصب فرستنده‌های کوچک روی گونه‌های در معرض انقراض، موقعیت جغرافیایی و وضعیت آن‌ها را رصد می‌کنند. مثلاً اگر فک دریایی به دام صیادان غیرقانونی بیفتد، موقعیت دقیق آن به‌سرعت شناسایی می‌شود. این فناوری حالا به ابزاری ضروری برای حفاظت از محیط‌زیست تبدیل شده است.
علاوه‌براین، این فناوری در پروژه‌های انسان‌دوستانه هم نقش‌آفرینی می‌کند. سازمان‌های بین‌المللی با ردیابی حرکت جمعیت‌های آواره در مناطق جنگی، کمک‌های غذایی و پزشکی را دقیقاً به نقاط موردنیاز می‌رسانند. gps در این موارد نه یک فناوری، که صدای امید هزاران انسان است!
کاربردهای جذاب GPS برای ورزشکاران
اگر اهل دویدن هستید، حتماً می‌دانید که ساعت‌های هوشمند چگونه مسافت و سرعت شما را ردیابی می‌کنند؛ اما جی‌پی‌اس در ورزش حرفه‌ای نقشی فراتر از این دارد! مربیان فوتبال با تحلیل داده‌های موقعیتی بازیکنان، الگوی حرکت تیم را بهینه می‌کنند. مثلاً اگر هافبک‌های تیم بیش‌ازحد به عقب برگردد، سیستم GPS می‌تواند به عنوان هشدار دهنده عمل کند.
در ورزش‌های ماجراجویانه مثل کایاک‌سواری یا صخره‌نوردی، جی پی اس یک همراه ضروری است. دستگاه‌های مخصوص این ورزشکاران نه‌تنها مسیر را نشان می‌دهند، بلکه ارتفاع دقیق، شیب مسیر و حتی پیش‌بینی آب‌وهوا را هم ارائه می‌کنند. برخی از آن‌ها حتی در صورت بی‌حرکت ماندن طولانی‌مدت کاربر، به‌طور خودکار برای گروه امداد هشدار ارسال می‌کنند.
جی‌پی‌اس در فضا: راهنمای سفر به ماه و مریخ
شاید فکر کنید جی‌پی‌اس فقط روی زمین کاربرد دارد؛ اما دانشمندان درحالِ توسعه نسخه فضایی آن هستند! ناسا پروژه‌ای به نام «LunaNet» دارد که هدفش ایجاد شبکه‌ای از ماهواره‌ها دور ماه است. این سیستم به فضانوردان اجازه می‌دهد در سطح ماه حرکت کنند و همیشه به موقعیت مکانی خود دسترسی داشته باشند.
اما چرا در فضا به جی‌پی‌اس نیاز داریم؟ در سفرهای فضایی، فضاپیماها باید موقعیت خود را نسبت به زمین و مقصد با دقت زیادی محاسبه کنند. کوچک‌ترین خطا می‌تواند مأموریت را به فاجعه تبدیل کند! فاجعه احتمالی که بسیاری از عملیات‌های فضایی حامل انسان را متوقف کرده است و با استفاده از سیستم GPS فضایی قابل‌حل است.
جالب‌تر آنکه این فناوری روزی برای گردشگری فضایی هم استفاده خواهد شد. تصور کنید در آینده، مسافران ایستگاه فضایی با کمک جی‌پی‌اس پیشرفته، مسیر خود را در میان مدارهای پیچیده زمین پیدا کنند. یا حتی در سفر به مریخ، بتوانند موقعیت قمرهای آن را ردیابی کنند! چنین رویاهایی با پیشرفت‌های آینده جی‌پی‌اس به واقعیت تبدیل خواهد شد.
حریم خصوصی و GPS: مرز بین امنیت و جاسوسی
آیا می‌دانستید هر بار که موقعیت خود را در یک برنامه به اشتراک می‌گذارید، ردپای دیجیتالی از شما باقی خواهد ماند؟ شرکت‌ها می‌توانند با جمع‌آوری این داده‌ها، الگوی رفتاری شما را تحلیل کنند. مثلاً اگر هر روز ساعت ۶ عصر به یک کافی‌شاپ خاص بروید، تبلیغات مرتبط با قهوه بیشتر برایتان نمایش داده می‌شود! این همان قدرت پنهان جی‌پی‌اس در دنیای بازاریابی است.
بااین‌حال، جای نگرانی نیست، چون نیروی هوایی آمریکا قرار نیست این اطلاعات را در اختیار شرکتی قرار بدهد. فقط برنامه‌هایی که خودتان به آن‌ها اجازه دهید، امکان دسترسی به اطلاعات موقعیت مکانی شما را دارند. البته زمانی جای نگرانی نیست که از دسترسی آمریکا به اطلاعات خود ناراحت نشوید!
بااین‌اوصاف، همیشه باید از خطرات احتمالی آگاه بود. هکرها می‌توانند با روشی به نام «اسپوفینگ» سیگنال‌های جعلی جی‌پی‌اس ارسال کنند و موقعیت‌نمایی شما را منحرف کنند. مثلاً ممکن است خودروی خودران فکر کند در خیابانی اشتباه است و مسیر را تغییر بدهد! برای مقابله با این تهدیدات، فناوری‌هایی مانند «رمزگذاری سیگنال» و «احراز هویت ماهواره‌ای» درحالِ توسعه هستند.
خبر خوب این که شما می‌توانید کنترل داده‌های موقعیتی خود را در دست بگیرید. با غیرفعال کردن دسترسی برنامه‌ها به جی‌پی‌اس در مواقع غیرضروری، ردپای دیجیتالی خود را کمرنگ‌تر خواهید کرد. به یاد داشته باشید: جی‌پی‌اس یک ابزار است و نحوه استفاده از آن به انتخاب شما بستگی دارد!
آینده جی‌پی‌اس؛ هوشمندتر از همیشه!
نسل جدید ماهواره‌های GPS III که از سال ۲۰۱۸ پرتاب شده‌اند و تاکنون 7 عدد از آن‌ها در مدار زمین قرار گرفته است، سیگنال‌های قدرتمندتری ارسال می‌کنند. این سیگنال‌ها هم دقت موقعیت‌یابی را بهبود می‌بخشند، هم در برابر اختلالات عمدی مقاوم‌تر هستند. تصور کنید در آینده‌ای نزدیک، موقعیت شما در طبقه سوم یک مرکز خرید هم به‌دقت شناسایی شود!
البته آینده جی‌پی‌اس فقط به زمین محدود نمی‌شود. ناسا قصد دارد سیستم مشابهی برای ماه ایجاد کند تا فضانوردان در سطح آن گم نشوند! این سامانه که «LunaNet» نام دارد، پایه‌ای برای اکتشافات فضایی بلندمدت خواهد بود.
جالب‌تر از همه، ادغام جی‌پی‌اس با هوش مصنوعی است. در آینده‌ای نزدیک، خودروهای خودران با استفاده از سیستم GPS نه‌تنها مسیر را می‌دانند، بلکه با تحلیل داده‌های موقعیتی، الگوی ترافیک را پیش‌بینی می‌کنند. شاید روزی برسد که جی‌پی‌اس پیش‌از وقوع تصادف از آن جلوگیری کند.
سخن پایانی
جی‌پی‌اس یک سامانه ساده موقعیت‌یابی نیست؛ آنچه روزی برای هدایت زیردریایی و موشک‌های نظامی ساخته شد، حالا به بخشی از فرهنگ، هنر و زندگی روزمره ما تبدیل شده است. از نجات جان انسان‌ها تا سفر به کهکشان، این فناوری مرزهای خلاقیت و فناوری را هر روز جابه‌جا می‌کند. شاید روزی برسد که gps حتی افکار ما را هم «موقعیت‌یابی» کند و مسیر رسیدن به آرزوهایمان را نشان دهد!
منابع:
نظرات کاربران