การใช้ GPS ของ NASA

การใช้ GPS ของ NASA

ภารกิจของ NASA ในการเป็นผู้บุกเบิกอนาคตในการสำรวจอวกาศ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ และการวิจัยทางการบิน จำเป็นต้องมีการพัฒนาเชิงรุกและการนำแอปพลิเคชัน GPS มาใช้ เพื่อให้ยานอวกาศทำงานได้อย่างอิสระมากขึ้น และมีวิทยาศาสตร์อวกาศและการติดตามโลกขั้นสูงมากขึ้น เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ NASA จึงทำงานร่วมกับกองทัพอากาศสหรัฐฯ เพื่อปรับปรุงความสามารถของ GPS อย่างต่อเนื่อง เพื่อสนับสนุนการปฏิบัติการในอวกาศและแอปพลิเคชันทางวิทยาศาสตร์

การสื่อสารในอวกาศ
ผู้ใช้ NASA ในวงโคจรสามารถระบุตำแหน่งและเวลาของตนเองได้โดยใช้การติดตามช่องทางการสื่อสารผ่านเครือข่ายอวกาศลึก (DSN) เครือข่ายอวกาศใกล้ (NSN) หรือโดยวิธีการประมวลผลสัญญาณวิทยุนำทางทางเดียวจากระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก (GNSS) เช่น ระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก (GPS) ของสหรัฐอเมริกา DSN ยังสามารถรองรับการติดตามจากวงโคจรต่ำของโลก (LEO) ผ่านโดเมนการถ่ายโอนระหว่างดาวเคราะห์ แม้ว่าภารกิจของ NASA จะใช้การติดตามช่องทางการสื่อสารโดย DSN และ NSN เป็นหลักในการวิเคราะห์วิถี แต่ภารกิจแต่ละภารกิจอาจเลือกใช้การวัด GPS เพื่อให้สามารถสังเกตได้หรือสำรองไว้ในวงโคจรแบบจีโอซิงโครนัส (GEO – 36,000 กม.) เนื่องจากการยอมรับ GPS เป็นแหล่งระบุตำแหน่งนั้นแพร่หลายมากขึ้น

วงโคจรของยานอวกาศและการกำหนดวิถี
โดยปกติแล้ว ภารกิจอวกาศจะกำหนดวงโคจรโดยใช้การติดตามช่องทางการสื่อสาร ซึ่ง Flight Dynamics Facility จะใช้ข้อมูลตำแหน่งจากสัญญาณการสื่อสารสองทางระหว่างยานอวกาศและสถานีภาคพื้นดินหรือดาวเทียมถ่ายทอดเพื่อคำนวณวงโคจรของยานอวกาศ หรืออีกทางหนึ่ง ภารกิจที่เลือกใช้ GPS เพื่อกำหนดตำแหน่ง ติดตามสัญญาณวิทยุนำทางจากดาวเทียม GPS และประมวลผลสัญญาณเหล่านี้บนยานเพื่อกำหนดตำแหน่งและเวลา วิธีนี้ช่วยเพิ่มความเป็นอิสระของยานอวกาศ ช่วยให้มีวิธีการใหม่ๆ ในการปฏิบัติการบินอวกาศ และลดภาระของสถานีติดตามของ NASA

การประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์
GPS ถูกใช้เป็นเครื่องมือสำรวจระยะไกลเพื่อสนับสนุนวิทยาศาสตร์บรรยากาศและไอโอโนสเฟียร์ ภูมิศาสตร์ และธรณีพลศาสตร์ ตั้งแต่การตรวจสอบระดับน้ำทะเลและการละลายของน้ำแข็งไปจนถึงการวัดสนามโน้มถ่วงของโลก SCaN​ และสำนักงานภารกิจวิทยาศาสตร์ของ NASA ได้ร่วมมือกันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของกลุ่มดาวเทียม GPS ผ่านการสนับสนุนนโยบายเพื่อปรับปรุงความทันสมัยผ่านกระบวนการกำหนดความต้องการ GPS คณะกรรมการบริหารระบบระบุตำแหน่ง นำทาง และจับเวลา (PNT) บนอวกาศแห่งชาติ และคณะที่ปรึกษา PNT​ บนอวกาศแห่งชาติ

ตัวอย่างหนึ่งคือความเป็นผู้นำของ NASA ของทีมระหว่างหน่วยงานที่ทำงานเพื่อติดตั้งตัวสะท้อนแสงเลเซอร์บน GPS รุ่นถัดไปที่เรียกว่า GPS III การเปิดใช้งานการวัดระยะด้วยเลเซอร์ผ่านดาวเทียมไปยัง GPS และกลุ่มดาวเทียม GNSS อื่นๆ ช่วยให้สามารถระบุและแก้ไขข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบในข้อมูลเรดิโอเมตริกได้ จากนั้นข้อมูลนี้สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงกรอบอ้างอิงภาคพื้นดินที่มีศูนย์กลางอยู่ที่โลกซึ่งเป็นพื้นฐานของการระบุตำแหน่ง GPS ซึ่งจะทำให้มีความแม่นยำในระดับมิลลิเมตร ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความแม่นยำอย่างน่าทึ่ง ซึ่งจะทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์สามารถทำสิ่งต่างๆ เช่น วัดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศโดยการตรวจสอบการละลายของน้ำแข็งหรือระดับน้ำทะเลได้ SMD กำลังวางแผนที่จะซื้อตัวสะท้อนแสง ขณะเดียวกันก็จะยังคงให้เงินทุนแก่ International Laser Ranging System (ILRS) ซึ่งเป็นเครือข่ายสถานีติดตามภาคพื้นดินด้วยเลเซอร์ระดับนานาชาติ ภารกิจหลักของ ILRS คือการสนับสนุนการวิจัยทางภูมิสารสนเทศและธรณีฟิสิกส์

ความเป็นอิสระของการดำเนินงานยานอวกาศ
อาจใช้ GPS และระบบ GNSS อื่นๆ เช่น กลุ่มดาวเทียม GLONASS ของรัสเซีย เพื่อให้สามารถนำทางอัตโนมัติบนยานอวกาศได้มากขึ้น ระบบนำทางที่ใช้ GPS จะใช้สัญญาณทางเดียวจากดาวเทียม GPS เพื่อกำหนดเส้นทางของยานอวกาศโดยใช้เครื่องมือและการประมวลผลข้อมูลบนยาน ปัจจุบัน GPS ให้ตำแหน่งและเวลาสามมิติบนยานแบบเรียลไทม์ด้วยความแม่นยำ 95% ที่ประมาณ 10 เมตรในแนวนอนและ 20 เมตรในแนวตั้งตามมาตรฐานประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ประสิทธิภาพการปฏิบัติภารกิจจริงอาจดีกว่านี้ได้มาก ขึ้นอยู่กับสถานการณ์หรือการใช้งาน นอกจากนี้ GPS ยังอาจให้การซิงโครไนซ์เวลาและการกำหนดทิศทางที่แม่นยำ (แทนเซ็นเซอร์อื่นๆ เช่น เครื่องติดตามดวงดาว) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ค่า User Ranger Error (URE) จริงโดยเฉลี่ยทั่วโลกได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความแม่นยำถึงหนึ่งเมตรหรือดีกว่านั้น

การพัฒนาเครื่องรับ GPS
NASA ได้พัฒนาและปรับปรุงเครื่องรับ GPS สำหรับการบินและวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่แล้วอย่างต่อเนื่อง

ประโยชน์ของ GPS สำหรับผู้ใช้ในวงโคจรสูงของโลก

• ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการนำทางแบบเรียลไทม์ได้อย่างมากตั้งแต่ระดับกิโลเมตรไปจนถึงระดับเมตร
• รองรับการกู้คืนการเคลื่อนตัวของวิถีอย่างรวดเร็วจาก 5-10 ชั่วโมงเหลือเพียงไม่กี่นาที
• ความสามารถในการจับเวลาช่วยลดความจำเป็นในการใช้นาฬิกาบนยานอวกาศราคาแพง
• รองรับการทำงานอัตโนมัติของดาวเทียมที่เพิ่มขึ้น ลดต้นทุนการปฏิบัติภารกิจ
• เปิดใช้งานความสามารถใหม่และดีขึ้น รวมถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นสำหรับผู้ใช้ในวงโคจรสูงและอวกาศซิสลูนาร์

อนาคตของ GPS
จากการคาดการณ์การปล่อยยานอวกาศของรัฐบาลและเชิงพาณิชย์ทั่วโลกในอีกสองทศวรรษข้างหน้า พบว่าภารกิจในอนาคตประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์จะดำเนินการในวงโคจรต่ำของโลก และ 95 เปอร์เซ็นต์ของภารกิจจะดำเนินการในวงโคจรที่สัมพันธ์กับพื้นโลกหรือต่ำกว่า NASA จะยังคงปกป้องการลงทุนในปัจจุบันและปรับปรุงความสามารถที่มีอยู่โดยทำงานร่วมกับหน่วยงานของรัฐบาลสหรัฐฯ อื่นๆ และแสวงหาความเข้ากันได้และการทำงานร่วมกันได้กับกลุ่มดาวเทียมนำทางทั่วโลก (GNSS) อื่นๆ

เนื่องจากภารกิจในอนาคตส่วนใหญ่จะใช้สัญญาณดาวเทียม GPS เพื่อติดตาม NASA จึงกำลังพัฒนาเครื่องรับ GPS เฉพาะทางสำหรับการใช้งานในอวกาศ ซึ่งหลายเครื่องมีการใช้งานอยู่แล้ว

เครื่องรับนำทางจากศูนย์การบินอวกาศ Goddard ของ NASA (GSFC) ใช้สัญญาณ L1 C/A เครื่องรับนี้บินบนภารกิจให้บริการ 4 ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในเดือนพฤษภาคม 2009 และพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จอย่างมาก ภารกิจในอนาคตจำนวนหนึ่งใน HEO, GEO และ MEO วางแผนที่จะทำงานกับเครื่องรับนี้โดยใช้ความสามารถในการรับและติดตามสัญญาณที่มีความไวสูง เครื่องรับ GPS BlackJack Flight จาก Jet Propulsion Laboratory (JPL) ใช้ความถี่ทั้ง L1 และ L2 โดยมีเครื่องรับ 18 เครื่องที่อยู่ในวงโคจรเพื่อติดตามสัญญาณ GPS แล้ว เครื่องรับ Triple GNSS (TriG) ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา โดยมีความสามารถในการติดตาม GPS และสัญญาณ GNSS อื่นๆ รวมถึง GLONASS ของรัสเซียและกลุ่มดาวเทียม Galileo ของยุโรป

อ้างอิง : https://www.nasa.gov/

สนใจติดตั้ง Gps ติดต่อสอบถามได้ที่
0802956052 พี่บอย
0802951830 พี่ปูเป้
@ gpsthaicar