หากพูดถึงระบบการนำทางและระบุพิกัดผ่านทางดาวเทียม หลายคนคงนึกถึงชื่อ GPS เป็นอันดับแรก แต่ระบบเบื้องหลังการนำทางไม่ได้ขึ้นอยู่กับระบบของ GPS อยู่เพียงระบบเดียว อุปกรณ์รับสัญญาณจากดาวเทียมระบุพิกัดในปัจจุบัน สามารถรับข้อมูลจากดาวเทียมได้มากกว่าแค่ระบบ GPS ของสหรัฐอเมริกาเพียงระบบเดียว พวกมันสามารถรับสัญญาณจากทั้งระบบ Galileo ของกลุ่มสหภาพยุโรป ระบบ GLONASS ของรัสเซีย หรือแม้แต่ระบบ BeiDou ของจีนได้ คำถามคือทำไมระบบดาวเทียมนำทางจึงมีหลากหลายระบบและไม่ได้มีระบบเพียงระบบเดียวเหมือนที่เราเข้าใจกัน

ระบบการนำทางและระบุพิกัดนั้นไม่ได้มีชื่อเรียกว่า GPS เหมือนที่เรามักพูดและได้ยินกันจนคุ้นหู แต่ระบบตัวนี้มีชื่อว่า GNSS (Global Navigation Satellite System) หรือ ระบบการนำทางบนพื้นโลกด้วยดาวเทียม

ตามทฤษฎีพื้นฐานอย่างที่หลาย ๆ คนเข้าใจ ระบบนี้จะใช้ดาวเทียมในการปล่อยข้อมูลตำแหน่งวงโคจรของตัวมันเองตลอดเวลา อุปกรณ์บนภาคพื้นดินจะนำข้อมูลของดาวเทียมนั้นมาคำนวณตำแหน่งของอุปกรณ์บนพื้นโลกตามข้อมูลตำแหน่งวงโคจรของดาวเทียม และเพื่อความแม่นยำในการคาดเดาตำแหน่งบนพื้นโลก ระบบจะต้องใช้ตำแหน่งข้อมูลของดาวเทียมอย่างน้อย 3 ดวงเพื่อคำนวณตำแหน่งที่แม่นยำของอุปกรณ์ ซึ่งตามทฤษฎีของระบบ GNSS นั้น ความแม่นยำของระบบนี้จะอยู่ที่ ± 100 เมตร

ภาพวาดดาวเทียม GPS block II-R ภาพจาก US Goverment

เป้าหมายแรกในการพัฒนาระบบ GNSS เกิดขึ้นเพื่องานด้านกลาโหม ใช้ระบุตำแหน่งของกองทหารหรือกองกำลังฝ่ายตัวเองว่าอยู่ที่ตำแหน่งใดในพื้นที่เขตแดนศัตรู ซึ่งแนวคิดนี้เริ่มต้นตั้งแต่ช่วงทศวรรษที่ 1960 ที่เริ่มมีการส่งดาวเทียมขึ้นไปในวงโคจร สหรัฐอเมริกามีความสนใจในระบบ GNSS นี้มาก ซึ่งได้มีการพิสูจน์ทฤษฎีนี้โดยการใช้ตรวจจับและระบุตำแหน่งของเรือดำน้ำบรรทุกหัวรบนิวเคลียร์เพื่อระบุตำแหน่งในระดับนาทีต่อนาที ซึ่งกว่าที่เทคโนโลยีนาฬิกาอะตอมที่มีความแม่นยำสูงและระบบคอมพิวเตอร์ที่สามารถคำนวณตำแหน่งของตัวเองได้ทันทีและมีจำนวนของดาวเทียมในวงโคจรที่เสถียรมากพอสำหรับการใช้งานจริง ก็ต้องรอไปถึงช่วง 1974 ที่สหรัฐปล่อยดาวเทียมในระบบ GPS (Global Positioning Systems) มากถึง 24 ดวง และมีความเสถียรมากพอ แต่ถึงกระนั้นในช่วงแรกโครงการนี้เป็นโครงการความลับสูงของกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ

GPS ถูกนำมาใช้งานในเชิงพลเรือนจริงครั้งแรกภายหลังจากการตกของเครื่องบิน Boeing 747 เที่ยวบินที่ KAL007 ของสายการบิน Korean Air ในปี 1983 เนื่องจากระบบนำทางของเครื่องบินที่ผิดพลาดส่งผลให้เครื่องบินบินหลงเข้าไปในน่านฟ้าต้องห้ามของสหภาพโซเวียตและถูกเครื่องบินขับไล่เข้าสกัดกั้นและยิงตกลง ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 269 ราย อันเนื่องมาจากความผิดพลาดของระบบนำทาง

ภายหลังการตกของเที่ยวบิน KAL007 ทางประธานาธิบดีโรนัลด์ เรแกน ได้ออกมาเสนอการใช้งานระบบ GPS ในการนำทางและระบุตำแหน่งแก่เครื่องบินต่าง ๆ เพื่อป้องกันความผิดพลาดและความเข้าใจผิดที่จะเกิดขึ้นอีกในอนาคต โดยจะให้บริการระบบ GPS ที่ทางสหรัฐฯ พัฒนาขึ้นเพื่อให้แก่ภาคพลเรือนใช้งานเพื่อถือเป็นงานบริการสังคม

ระบบ GPS ในเวลานั้นมีดาวเทียมให้บริการเพียง 24 ดวง ซึ่งต่อมาประเทศต่าง ๆ เริ่มเห็นผลประโยชน์ของระบบ GNSS นี้จึงพัฒนาระบบระบุพิกัดเหล่านี้เป็นของตัวเอง เช่น สหภาพโซเวียต ภายหลังจากการรับรู้ถึงการมีอยู่ของระบบ GPS ของสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ช่วงทศวรรษที่ 1970 พวกเขาก็พัฒนาระบบดาวเทียมนำทางด้วยตัวเองในชื่อว่าระบบ GLONASS (GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema in Russian) และปล่อยดาวเทียมดวงแรกเพื่อใช้งานตั้งแต่ปี 1982 เรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน เพื่องานด้านกลาโหม และปล่อยให้ใช้งานแก่ภาคพลเรือนเหมือนดังที่สหรัฐอเมริกาดำเนินการในภายหลัง

การที่ชาติต่าง ๆ ทั้งสหภาพโซเวียต (ภายหลังเป็นรัสเซีย) สหภาพยุโรป ญี่ปุ่น จีน และ อินเดีย มองเห็นความสำคัญของระบบนำทางเหล่านี้และพัฒนาระบบเหล่านี้เป็นของตัวเองนั้นเป็นเพราะปัจจัยด้านความมั่นคง

หนึ่งในเหตุการณ์ที่เห็นผลกระทบเมื่อขาดแคลนระบบนำทางด้วยดาวเทียมนั้นคือเหตุการณ์สงครามระหว่างรัสเซียกับยูเครน หลังจากที่รัสเซียรุกรานยูเครน ทางสหรัฐอเมริกาได้จำกัดการปล่อยสัญญาณของระบบ GPS เหนือน่านฟ้าของรัสเซียและยูเครนจนส่งผลให้การนำทางของกองทัพรัสเซียประสบไปด้วยปัญหาการเคลื่อนกำลังพลและการสนับสนุนเนื่องจากหลงทางในเขตแดนของยูเครน

ระบบ GNSS

การที่ความมั่นคงทางการทหารของประเทศใดประเทศหนึ่งขึ้นอยู่กับระบบนำทางผ่านดาวเทียมของประเทศอื่นนั้นเปรียบเสมือนการยืมจมูกคนอื่นหายใจ ซึ่งนั่นคือหนึ่งในเหตุผลว่าเหตุใดสหภาพโซเวียตในเวลานั้นจึงเลือกที่จะพัฒนาระบบ GLONASS เป็นของตัวเอง รวมไปถึงจีนเลือกที่จะพัฒนาระบบ BeiDou ซึ่งเป็นดาวเทียมนำทางเป็นของตัวเอง รวมถึงญี่ปุ่นและอินเดียด้วย

ความแม่นยำของระบบ GPS ในเชิงทฤษฎีนั้นอยู่ที่ ± 100 เมตร ซึ่งไม่เพียงพอต่อการใช้บนท้องถนนหรือในสถานการณ์ที่ต้องการความแม่นยำสูง ระบบดาวเทียมอื่น ๆ จึงเข้ามาเป็นตัวช่วยลดความคลาดเคลื่อนของความแม่นยำได้มาก อีกทั้งเมื่อดาวเทียมจากระบบใดระบบหนึ่งเคลื่อนที่ออกไปจากน่านฟ้าบริเวณนั้น ก็จะยังมีระบบดาวเทียม Galileo ของสหภาพยุโรปคอยสนับสนุนอยู่ ส่งผลให้ยังสามารถนำทางได้อย่างราบรื่น

นี่คือสาเหตุว่าเหตุใดหลายชาติจึงเลือกพัฒนาระบบ GNSS เป็นของตัวเอง และทำให้อุปกรณ์นำทางในปัจจุบันเลือกใช้งานระบบดาวเทียมเหล่านี้หลากหลายระบบ ซึ่งจะช่วยให้ระบบนำทางมีความแม่นยำขึ้นอย่างมากนั่นเอง

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

ที่มาข้อมูล: spytec, aerospace

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

GPS, Galileo, GLONASS ทำไม ? “ดาวเทียมนำทาง” ถึงมีหลายระบบ