05-12-2020, 05:28 PM
محققان معتقدند که ماهواره‌های استارلینک اسپیس ایکس با یک به‌روزرسانی نرم‌افزاری ساده می‌توانند به یک شبکه GPS بسیار سریع و دقیق تبدیل شوند.
در طول پنج سال گذشته شرکت اسپیس ایکس در حال کار روی پروژه‌ای عظیم و حیرت‌انگیز بوده است؛ برنامه‌ای به نام «صورت فلکی ماهواره‌ای استارلینک». هدف اصلی پروژه انتقال بیش از ۱۲ هزار ماهواره (یا بیشتر) به مدار پایین زمین و قراردادن آن‌ها در یک آرایه‌ی دارای موج و مشبک است؛ این کار دسترسی به اینترنت پهن‌باند پرسرعت را در هر گوشه از زمین ممکن می‌کند.
تاکنون نزدیک به ۹۰۰ ماهواره‌ی استارلینک به مدار فرستاده شده و حتی دسترسی بتا به سرویس اینترنت ماهواره‌ای اسپیس ایکس در حال گسترش است. اما دسترسی به اینترنت تنها ویژگی این ماهواره‌ها نیست. محققان معتقدند می‌توان از آن‌ها برای ایجاد نسل بعدی سیستم ناوبری استفاده کرد که جایگزین GPS باشد.
spacex starlink gps - ماهواره استارلینک اسپیس ایکس
فراتر از پهنای باند
پیتر یانوچی و تودد هامفریس از آزمایشگاه Radionavigation دانشگاه تگزاس در مورد چگونگی انجام این کار مطالعه و مقاله‌ای در مورد تحقیقات خود منتشر کرده‌اند. یانوچی به دیجیتال‌ترندز می‌گوید راه‌اندازی یک سیستم ناوبری از ابتدا در مدار پایین زمین بسیار پرهزینه است؛ اما استفاده از ماهواره‌های استارلینک انجام آن بسیار مقرون‌به‌صرفه می‌کند.
یانوچی می‌گوید:
آنچه ما در مورد آن صحبت می‌کنیم سیستمی است كه مأموریت آن موقعیت‌یابی بدون تحمل بار مالی پشتیبانی از ده‌ها هزار ماهواره است؛ زیرا آن‌ها مأموریت اصلی خود را كه همان خدمات اینترنتی است، بر عهده دارند. همه باید خدمات اینترنتی داشته باشند.
ازآنجاکه ماهواره‌های استارلینک در مدار پایین زمین (حدود ۳۵۰ مایل، معادل ۵۶۳ کیلومتری سطح زمین) قرار دارند از ماهواره‌های GPS سنتی (با فاصله حدود ۱۲۰۰۰ مایل، معادل ۱۹۳۱۲ کیلومتر) به زمین نزدیک‌تر هستند؛ بنابراین می‌توانند سیگنال‌های قویتری برای ناوبری نسبت به GPS ارائه دهند.
از طرفی این فاصله از انحراف یا از بین رفتن سگینال خواسته یا ناخواسته جلوگیری می‌کند. مشکلی که جی‌پی‌اس سنتی همیشه با آن دست‌وپنجه نرم می‌کند. یانوچی می‌گوید سیگنال‌های GPS به‌طور تصادفی همیشه ضعیف و منحرف می‌شوند.
یانوچی اضافه می‌کند:
مسدود شدن GPS برای افراد آماتور نیز امکان‌پذیر است؛ حتی دست‌اندرکاران معمولی می‌توانند به‌طور عمد یا ناخواسته GPS را مسدود کنند. سیگنال‌های [مدار پایین زمین] تقریبا ۴۰۰ هزار برابر در برابر مسدود شدن ایمنی دارند که عدد بزرگی است.
spacex starlink gps - ماهواره استارلینک اسپیس ایکس
یانوچی می‌گوید دستیابی به مسیریابی بهتر با ماهواره‌های کوچک (استارلینک) در مدار پایین زمین، با یک به‌روزرسانی نرم‌افزاری کوچک امکان‌پذیر است. محل این ماهواره‌ها از قبل برنامه‌ریزی شده که برای جلوگیری از برخورد با آن‌ها ضروری است؛ اما یانوچی معتقد است که به‌روزرسانی نرم‌افزاری این کار را تا حدودی دقیق‌تر می‌کند.
ساخت GPS بهتر
مارک پسیاکی، استاد گروه مهندسی هوافضا و اقیانوس در ویرجینیاتک، به دیجیتال‌ترندز می‌گوید:
که این سیستم ناوبری نه‌تنها به ما کمک می‌کند از مسدود شدن [سیگنال] جلوگیری کنیم، بلکه دقیق‌تر خواهد بود. یکی از مزایای مدار پایین زمین این است که [ماهواره‌های آنجا] به‌سرعت در حال حرکت هستند. آن‌ها فقط به سرعت جیغ کشیدن در آسمان حرکت می‌کنند. وقتی هم‌زمان از ده‌ها ماهواره‌ی سریع سیگنال می‌گیرید، نسبت به زمانی‌که سیگنال‌های کمی از ماهواره‌هایی که به‌آرامی در حال حرکت هستند، تصویر دقیق‌تری از مکان خود دارید. این چیزی است که وقتی اتومبیل‌های خودران و پهپادهای تحویل‌دهنده را در جهان عرضه کنیم، مهم خواهد شد.
فشار برای چیزی به نام موقعیت دقیق (PPP) وجود دارد. در حال حاضر GPS ساده و سایر موارد، در صورتی که همه چیز درست پیش برود دقتی برابر یک تا ده متر را دارند. [این مقدار] برای انجام کارهایی مانند نگه داشتن ماشین در لاین بزرگراه کافی نیست؛ ممکن است در لاین بعدی یا در شانه خاکی بزرگراه سرگردان شوید! اگر می‌توانستید موقعیت دقیق‌تری داشته باشید، می‌توان درباره دقتی تا ۱۰ سانتی‌متر صحبت کنیم.
spacex starlink gps - ماهواره استارلینک اسپیس ایکس
پسیاکی معتقد است PPP می‌تواند با سیستم GPS فعلی ما کار کند؛ اما بسیار پیچیده و کند است. اگر برای انجام این کار از ماهواره‌های مدار پایین زمین استفاده می‌کردیم، سرعت بسیار بیشتر و قابل اعتمادتری داشتیم. می‌توان زمان بین روشن کردن گیرنده و کار با PPP را از ۲۰ دقیقه تا شاید یک دقیقه کاهش دهیم.
نه‌تنها سیگنال قویتری از این ماهواره‌ها دریافت خواهیم کرد، بلکه می‌توانیم اتومبیل های خودران را سریع‌تر به جاده بفرستیم و اطمینان حاصل کنیم که پهپادهای تحویل‌دهنده با یکدیگر یا اجسام دیگر برخورد نمی‌کنند. تمام چیزی که محققان نیاز دارند این است که شخصی مانند ایلان ماسک با اعمال برخی تغییرات نرم‌افرازی موافقت کند. یانوچی می‌گوید:
اگر بتوانیم به آن‌ها نشان دهیم كه سرمایه‌گذاری قبلی می‌تواند با روش دوم و غیر منتظره نتیجه بدهد، برای آن‌ها و برای ما در انجمن ناوبری یك برد بزرگ است.
در طول پنج سال گذشته شرکت اسپیس ایکس در حال کار روی پروژه‌ای عظیم و حیرت‌انگیز بوده است؛ برنامه‌ای به نام «صورت فلکی ماهواره‌ای استارلینک». هدف اصلی پروژه انتقال بیش از ۱۲ هزار ماهواره (یا بیشتر) به مدار پایین زمین و قراردادن آن‌ها در یک آرایه‌ی دارای موج و مشبک است؛ این کار دسترسی به اینترنت پهن‌باند پرسرعت را در هر گوشه از زمین ممکن می‌کند.
تاکنون نزدیک به ۹۰۰ ماهواره‌ی استارلینک به مدار فرستاده شده و حتی دسترسی بتا به سرویس اینترنت ماهواره‌ای اسپیس ایکس در حال گسترش است. اما دسترسی به اینترنت تنها ویژگی این ماهواره‌ها نیست. محققان معتقدند می‌توان از آن‌ها برای ایجاد نسل بعدی سیستم ناوبری استفاده کرد که جایگزین GPS باشد.
spacex starlink gps - ماهواره استارلینک اسپیس ایکس
فراتر از پهنای باند
پیتر یانوچی و تودد هامفریس از آزمایشگاه Radionavigation دانشگاه تگزاس در مورد چگونگی انجام این کار مطالعه و مقاله‌ای در مورد تحقیقات خود منتشر کرده‌اند. یانوچی به دیجیتال‌ترندز می‌گوید راه‌اندازی یک سیستم ناوبری از ابتدا در مدار پایین زمین بسیار پرهزینه است؛ اما استفاده از ماهواره‌های استارلینک انجام آن بسیار مقرون‌به‌صرفه می‌کند.
یانوچی می‌گوید:
آنچه ما در مورد آن صحبت می‌کنیم سیستمی است كه مأموریت آن موقعیت‌یابی بدون تحمل بار مالی پشتیبانی از ده‌ها هزار ماهواره است؛ زیرا آن‌ها مأموریت اصلی خود را كه همان خدمات اینترنتی است، بر عهده دارند. همه باید خدمات اینترنتی داشته باشند.
ازآنجاکه ماهواره‌های استارلینک در مدار پایین زمین (حدود ۳۵۰ مایل، معادل ۵۶۳ کیلومتری سطح زمین) قرار دارند از ماهواره‌های GPS سنتی (با فاصله حدود ۱۲۰۰۰ مایل، معادل ۱۹۳۱۲ کیلومتر) به زمین نزدیک‌تر هستند؛ بنابراین می‌توانند سیگنال‌های قویتری برای ناوبری نسبت به GPS ارائه دهند.
از طرفی این فاصله از انحراف یا از بین رفتن سگینال خواسته یا ناخواسته جلوگیری می‌کند. مشکلی که جی‌پی‌اس سنتی همیشه با آن دست‌وپنجه نرم می‌کند. یانوچی می‌گوید سیگنال‌های GPS به‌طور تصادفی همیشه ضعیف و منحرف می‌شوند.
یانوچی اضافه می‌کند:
مسدود شدن GPS برای افراد آماتور نیز امکان‌پذیر است؛ حتی دست‌اندرکاران معمولی می‌توانند به‌طور عمد یا ناخواسته GPS را مسدود کنند. سیگنال‌های [مدار پایین زمین] تقریبا ۴۰۰ هزار برابر در برابر مسدود شدن ایمنی دارند که عدد بزرگی است.
spacex starlink gps - ماهواره استارلینک اسپیس ایکس
یانوچی می‌گوید دستیابی به مسیریابی بهتر با ماهواره‌های کوچک (استارلینک) در مدار پایین زمین، با یک به‌روزرسانی نرم‌افزاری کوچک امکان‌پذیر است. محل این ماهواره‌ها از قبل برنامه‌ریزی شده که برای جلوگیری از برخورد با آن‌ها ضروری است؛ اما یانوچی معتقد است که به‌روزرسانی نرم‌افزاری این کار را تا حدودی دقیق‌تر می‌کند.
ساخت GPS بهتر
مارک پسیاکی، استاد گروه مهندسی هوافضا و اقیانوس در ویرجینیاتک، به دیجیتال‌ترندز می‌گوید:
که این سیستم ناوبری نه‌تنها به ما کمک می‌کند از مسدود شدن [سیگنال] جلوگیری کنیم، بلکه دقیق‌تر خواهد بود. یکی از مزایای مدار پایین زمین این است که [ماهواره‌های آنجا] به‌سرعت در حال حرکت هستند. آن‌ها فقط به سرعت جیغ کشیدن در آسمان حرکت می‌کنند. وقتی هم‌زمان از ده‌ها ماهواره‌ی سریع سیگنال می‌گیرید، نسبت به زمانی‌که سیگنال‌های کمی از ماهواره‌هایی که به‌آرامی در حال حرکت هستند، تصویر دقیق‌تری از مکان خود دارید. این چیزی است که وقتی اتومبیل‌های خودران و پهپادهای تحویل‌دهنده را در جهان عرضه کنیم، مهم خواهد شد.
فشار برای چیزی به نام موقعیت دقیق (PPP) وجود دارد. در حال حاضر GPS ساده و سایر موارد، در صورتی که همه چیز درست پیش برود دقتی برابر یک تا ده متر را دارند. [این مقدار] برای انجام کارهایی مانند نگه داشتن ماشین در لاین بزرگراه کافی نیست؛ ممکن است در لاین بعدی یا در شانه خاکی بزرگراه سرگردان شوید! اگر می‌توانستید موقعیت دقیق‌تری داشته باشید، می‌توان درباره دقتی تا ۱۰ سانتی‌متر صحبت کنیم.
spacex starlink gps - ماهواره استارلینک اسپیس ایکس
پسیاکی معتقد است PPP می‌تواند با سیستم GPS فعلی ما کار کند؛ اما بسیار پیچیده و کند است. اگر برای انجام این کار از ماهواره‌های مدار پایین زمین استفاده می‌کردیم، سرعت بسیار بیشتر و قابل اعتمادتری داشتیم. می‌توان زمان بین روشن کردن گیرنده و کار با PPP را از ۲۰ دقیقه تا شاید یک دقیقه کاهش دهیم.
نه‌تنها سیگنال قویتری از این ماهواره‌ها دریافت خواهیم کرد، بلکه می‌توانیم اتومبیل های خودران را سریع‌تر به جاده بفرستیم و اطمینان حاصل کنیم که پهپادهای تحویل‌دهنده با یکدیگر یا اجسام دیگر برخورد نمی‌کنند. تمام چیزی که محققان نیاز دارند این است که شخصی مانند ایلان ماسک با اعمال برخی تغییرات نرم‌افرازی موافقت کند. یانوچی می‌گوید:
اگر بتوانیم به آن‌ها نشان دهیم كه سرمایه‌گذاری قبلی می‌تواند با روش دوم و غیر منتظره نتیجه بدهد، برای آن‌ها و برای ما در انجمن ناوبری یك برد بزرگ است.