AR6–8مقتطف من القصة
كيف يجدك نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
ضغطت مايا على الزر في هاتفها وشاهدت نقطة زرقاء تظهر على الخريطة. "انعطف يسارًا بعد 200 متر،" أعلن الصوت المبتهج. تساءلت كيف يعرف هاتفها بالضبط مكان وقوفها.
ابتسمت الدكتورة جلاديس ويتمن، عالمة الملاحة، عندما سألتها مايا هذا السؤال خلال زيارة مدرسية. "هذا هو نظام GPS - نظام تحديد المواقع العالمي،" شرحت. "إنه مثل وجود مساعدين غير مرئيين في السماء يخبرون هاتفك بالضبط بمكانك على الأرض."
تبدأ قصة نظام GPS عالياً فوق كوكبنا، حيث يدور 24 قمرًا صناعيًا حول الأرض على ارتفاع حوالي 20,000 كيلومتر. هذه الأقمار الصناعية هي مركبات فضائية خاصة تدور باستمرار حول كوكبنا، كل واحد منها يكمل رحلتين كاملتين حول الأرض كل يوم. تم إطلاقها من قبل حكومة الولايات المتحدة بدءًا من السبعينيات، وتعمل معًا كفريق.
قدمت الدكتورة ويتمن لمايا صورة لروجر إيستون، أحد المهندسين البارعين الذين اخترعوا تكنولوجيا GPS. كان روجر يعمل في البحرية الأمريكية وكان يحلم بإنشاء نظام يمكنه مساعدة السفن في معرفة موقعها الدقيق في أي مكان في المحيط. أفكاره، مع أفكار علماء آخرين، أصبحت في النهاية نظام GPS الذي نستخدمه اليوم.
لكن كيف تساعد الأقمار الصناعية هاتفك في معرفة مكانك؟ يحمل كل قمر صناعي في نظام GPS ساعة ذرية دقيقة للغاية - وهي ساعة خاصة تحافظ على الوقت بدقة تامة. كل قمر صناعي يبث باستمرار إشارة راديو تتضمن قطعتين من المعلومات: الموقع الدقيق للقمر الصناعي في الفضاء والوقت الدقيق الذي أُرسلت فيه الإشارة.
عندما تقوم بتشغيل نظام GPS في هاتفك، يبدأ في الاستماع لهذه الإشارات من الفضاء. يحتاج هاتفك إلى سماع إشارات من أربعة أقمار صناعية على الأقل لمعرفة موقعك الدقيق. قد يبدو هذا سحرًا، لكنه في الواقع رياضيات! إليك كيف يعمل: عندما يستقبل هاتفك إشارة من قمر صناعي، يحسب المدة التي استغرقتها الإشارة للسفر من الفضاء إلى هاتفك. نظرًا لأن إشارات الراديو تسافر بسرعة الضوء - حوالي 300,000 كيلومتر في الثانية - يمكن لهاتفك معرفة مدى بُعد هذا القمر الصناعي.
تعلمت مايا أن أقمار GPS ترسل إشارات باستخدام موجات الراديو، التي يمكنها المرور عبر السحب والمطر وحتى بعض المباني. ومع ذلك، لا يعمل نظام GPS بشكل جيد في الداخل أو في الأنفاق لأن المواد السميكة مثل الخرسانة والمعادن يمكن أن تحجب هذه الإشارات. لهذا السبب يفقد هاتفك أحيانًا موقعه عندما تدخل مبنى.
يبدو مستقبل تكنولوجيا GPS مثيرًا. يعمل المهندسون على جعل الإشارات أقوى لتعمل بشكل أفضل في المدن ذات المباني الشاهقة. يتم إطلاق أقمار صناعية جديدة بتكنولوجيا محسنة لجعل تحديد المواقع أكثر دقة - بدقة تصل إلى بضعة سنتيمترات فقط!
