Công nghệ định vị toàn cầu GPS và những điều chưa khám phá

Hiện nay, công nghệ định vị toàn cầu (GPS) đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội, chẳng hạn như hệ thống dẫn đường trên ô tô, điện thoại di động và các thiết bị hỗ trợ cá nhân. Sự ra đời của công nghệ này được coi là một cuộc cách mạng trong nền khoa học kỹ thuật toàn cầu. Mặc dù công nghệ này đã được sử dụng phổ biến, nhưng không phải người tiêu dùng nào cũng nắm rõ về nó.

Các nhà khoa học đã tiến hành tổng hợp những giải thích chung nhất về công nghệ GPS. Theo đó, ít nhất 24 vệ tinh GPS đang hoạt động quanh trái đất, mặc dù hiện tại có hơn 30 vệ tinh bao gồm cả hai vệ tinh dự phòng. Bất kể vị trí nào trên địa cầu, luôn có ít nhất 6 vệ tinh trong khu vực mà bạn đứng. Mỗi vệ tinh GPS sẽ quay quanh trái đất trong vòng 12 giờ và bay quãng đường khoảng 12.500 dặm (tương đương khoảng 20.000 km), với tốc độ trung bình khoảng 7.000 dặm mỗi giờ (khoảng 11.000 km).

Theo các chuyên gia nghiên cứu, để xác định vị trí chính xác, thiết bị nhận tín hiệu GPS cần kết hợp tín hiệu từ bốn vệ tinh; tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt chỉ cần ba vệ tinh là đủ. Hệ thống GPS được phát triển sau một thảm họa nghiêm trọng xảy ra vào năm 1983 khi chuyến bay số hiệu 007 của hãng hàng không Korean Air Lines xâm phạm không phận của Liên Xô do thiết bị dẫn đường gặp sự cố và máy bay đã bị bắn hạ cùng với tất cả hành khách trên khoang – tổng cộng có 269 người thiệt mạng. Thảm kịch này đã khiến Tổng thống Mỹ Ronald Reagan ra lệnh cho quân đội phát triển hệ thống định vị toàn cầu phục vụ cho mục đích dân sự nhằm ngăn chặn những tai nạn tương tự xảy ra.

Tên gọi ban đầu mà quân đội Mỹ dành cho hệ thống định vị toàn cầu là NAVSTAR. Với nhiều ứng dụng thông minh hiện đại, GPS không chỉ có chức năng dẫn đường mà còn cung cấp khả năng xác định thời gian rất chính xác. Mỗi vệ tinh GPS đều được trang bị đồng hồ nguyên tử và thời gian sẽ được gửi kèm theo tín hiệu mà chúng phát đi. Nhờ vào những tín hiệu này, thiết bị nhận tín hiệu GPS có thể xác định thời gian hiện tại với độ chính xác lên tới 1/100 tỉ giây; các tín hiệu này cũng giúp đồng bộ hóa thời gian cho điện thoại di động.

Bên cạnh đó, các anten mặt đất trải dài khắp thế giới đóng vai trò điều chỉnh quỹ đạo của các vệ tinh và đồng bộ hóa thời gian giữa chúng. Hiện nay, quyền sở hữu và quản lý hệ thống GPS thuộc về Bộ Quốc phòng Mỹ.

Cho đến năm 2000, tính năng “sự lựa chọn có sẵn” (Selective Availability – SA) đã bị loại bỏ khỏi phiên bản dân sự của GPS nhằm nâng cao độ chính xác trong việc định hướng; trước đó tính năng này từng gây ra lỗi ngẫu nhiên lên tới khoảng 328 feet (khoảng hơn 100 mét). Tính năng SA đã chính thức ngừng hoạt động vào ngày mùng một tháng năm năm hai nghìn; trong suốt cuộc chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, nhiều binh lính Mỹ đã sử dụng thiết bị GPS dân sự với tính năng SA tắt hoàn toàn để đảm bảo độ chính xác tối đa trong quá trình tác chiến.

Tóm lại, công nghệ GPS là kết quả của một quy trình làm việc liên tục và liên tục được cải tiến cùng với việc bổ sung thêm những vệ tinh mới vào hệ thống hiện tại; điều này đảm bảo rằng độ chính xác sẽ ngày càng tăng cao và hệ thống sẽ trở nên hữu ích hơn nữa cho người sử dụng trên toàn thế giới.