#ثريد/ لماذا سمح الجيش الأمريكي للمدنيين حول العالم باستخدام نظام التموضع العالمي Global Positioning System

المعروف اختصاراً بنظام GPS والذي كان استخدامه حكراً للجيش الأمريكي الذي طوّره أساساً؟ 🔺كذلك سأتطرق لكيفية عمل نظام GPS بشكل مبسط وما علاقته بنسبية آينشتاين وما هي متطلباته
في 1 سبتمبر 1983 كانت الرحلة 007 التابعة للخطوط الجوية الكورية عائدة من نيويورك إلى سيئول عبر ألاسكا فدخلت الأجواء السوڤييتية بالخطأ فقامت طائرات حربية سوڤييتية بملاحقتها وإسقاطها أنكر السوڤييت الأمر بالبداية ولكن بعد تراكم الأدلة اعترفوا بأنهم أسقطوها ظنا منهم أنها طائرة تجسس
نتيجة لذلك أصدر الرئيس الأمريكي رونالد ريغان أمراً للجيش الأمريكي برفع الحظر والسرية عن نظام الGPS والسماح للمدنيين حول العالم باستخدامه ولكن بدقة أقل بكثير مما هو متاح للجيش الأمريكي كانت دقة نظام الجيش 5 م بينما ما تم السماح للمدنيين باستخدامه كان بدقة 100 م فقط
بدأ العمل على تطوير نظام ملاحة في 1973 ولم يتم إطلاق الأقمار الصناعية إلا في 1978 حيث بدأ إطلاق ١٢ قمر خلال ٧ سنوات تلاها ١٢ قمر أخرى ليصبح المجموع 24 قمر صناعي تمثل مجموعة نظام الGPS اكتملت في عام 1995 وقد كلفت قرابة 12 مليار $ بالإضافة لمصروفات تشغيلية تصل لمليوني $ يوميا
هناك عدة أنظمة عالمية لتحديد المواقع غير النظام الأمريكي 🔺GLONASS الروسي 🔺Galileo الأوروبي 🔺BeiDou الصيني 🔺IRNSS الهندي 🔺QZSS الياباني عقبالنا يا رب 🤲🏻
تدور مجموعة الأقمار الصناعية حول الأرض في مدارات على ارتفاع 20200 كم وتتحرك بسرعة تقارب 14,000 كم/س وتبث إشارات بشكل منتظم تلتقطها محطات استقبال على الأرض لتحدد مواقعها باستمرار وتنظم حركتها بحيث تكون كل نقطة (هاتف) على سطح الأرض تغطيها 4 أقمار دائما وهو المطلوب لتحديد موقعه
بحسب النظرية النسبية العامة لآينشتاين فإن وجود الأقمار على هذا الارتفاع وبعدها عن جاذبية الأرض حيث انحناء الزمكان أقل يتسبب بمرور الزمن عليها بمعدل أسرع مما يمر على سطح الأرض كل يوم للقمر الصناعي يمر أقصر ب 45 ميكرو ثانية
كذلك بحسب النسبية العامة فإن تحرك الأقمار بسرعة 14,000 كم/س يجعل الزمن يمر عليها أبطئ من مروره على سطح الأرض ب 7 ميكرو ثانية كل يوم وبدمج تأثير الارتفاع عن سطح الأرض والتحرك بهذه السرعة تكون المحصلة 38 ميكرو ثانية كل يوم وفرق الزمن هذا كفيل بالتسبب بخطأ في تحديد الموقع يصل ل 10كم
هنا يتبين لنا مدى أهمية ضبط الوقت وضرورة وجود ساعات بالغة الدقة على متن هذه الأقمار تنسق الوقت بينها وبين الهواتف على الأرض لذلك يتم استخدام ساعات ذرية دقيقة للغاية وهي السبب وراء انضباط الوقت في كل الهواتف الذكية التي يستخدمها البشر حول العالم لتساعد في تحديد المواقع بشكل دقيق
يتطلب الأمر 4 أقمار لتحديد الموقع وجود قمر واحد يعني أن الهاتف قد يكون في أي نقطة على كرة نصف قطرها 20,000 كم بإضافة قمر ثاني تتقاطع كرته مع كرة القمر الأول فتضيق احتمالات موقع الهاتف في خط تقاطع الكرتين بإضافة قمر ثالث تتقاطع كرته مع القمرين السابقين وتقل الاحتمالات لنقطتين فقط
يتطلب الأمر قمر صناعي رابع لضبط فروقات الوقت الضئيلة جدا بين الأقمار الأربعة والهاتف (جهاز الاستقبال) على الأرض لتحديد الموقع بالدقة المطلوبة 🔺حين تحدد موقعك في هاتف مرة أخرى تذكر أنك تستخدم نظرية النسبية العامة لآينشتاين وعدة ساعات ذرية و4 أقمار صناعية الأمر يكلف مبلغ هائل جدا