Istoria fascinantă a GPS-ului: Cine l-a inventat și cum funcționează acest sistem
GPS (Global Positioning System) este unul dintre cele mai utilizate și cunoscute sisteme de înaltă tehnologie: îl avem la bordul mașinilor și al telefoanelor noastre inteligente și este esențial pentru numeroase cerințe civile și militare.
Sami Aksu
Compus în prezent dintr-o rețea de 31 de sateliți operaționali care orbitează în jurul Pământului, GPS este un sistem elaborat de transmitere și recepție a semnalelor și de triangulație (operații geodezice care au ca scop stabilirea foarte precisă a coordonatelor unui număr de puncte de pe teren) care permite determinarea poziției oricărui obiect de pe suprafața Pământului.
wikipedia.org
Pentru ca acest sistem să funcționeze cu o precizie adecvată, astfel încât să nu apară deviații care să denatureze locația pe care o furnizează, este esențial ca ceasurile atomice de pe sateliți și de la suprafața Pământului să fie perfect sincronizate.
Și în acest moment apar două teorii create de Albert Einstein: teoria specială a relativității (1905) și teoria generală a relativității (1915).
Prima perfecționează fizica mișcării formulată de Isaac Newton în 1687, cu rezultatul că măsurătorile intervalelor de timp și spațiu depind de starea de mișcare a celor care fac măsurătorile; în timp ce din teoria generală, care se referă la forța gravitațională, rezultă că măsurătorile noastre de timp sunt afectate de valoarea câmpului gravitațional.
Conform teoriei lui Einstein, timpul trece diferit pe ceasul satelitului față de cel al Pământului
Astfel de efecte ies în evidență atunci când sunt implicați sateliți care se deplasează în raport cu Pământul cu viteză mare și în locuri în care forța gravitațională nu este aceeași cu cea de la suprafața Pământului. Prin urmare, în conformitate cu teoria relativităţii a lui Albert Einstein, timpul trece diferit pe ceasul satelitului față de ceasul de pe Pământ.
Tony HirstCC BY 2.0 DEED
Prin urmare, este necesar să se efectueze corecțiile corespunzătoare pentru sincronizare. Dacă cele două teorii relativiste ( teoria specială a relativității și teoria generală a relativității) nu ar fi utilizate, GPS-ul ar înceta să mai fie util după aproximativ două minute, iar după o zi ar oferi poziții cu erori de ordinul a 10 kilometri.
Rolul indispensabil pe care o știință de bază precum teoriile relativității îl joacă într-un sistem tehnologic este adesea folosit pentru a apăra valoarea acestui tip de știință. Și este corect și potrivit să se facă acest lucru, dar mai este ceva. Iar acest „mai mult” include rolul pe care, în acest caz și în alte cazuri, l-a jucat armata.
Originea GPS-ului poate fi urmărită până la cercetările efectuate de ARPA (Advanced Research Project Agency); ARPA, organizație aflată în subordinea Departamentului american al Apărării, creată în 1958 – în 1972 și-a schimbat numele în DARPA, „D” de la „Defence” – a realizat, în contextul Războiului Rece și al Războiului din Vietnam (care a durat, reamintim, până în 1975), dirijarea cu precizie a proiectilelor (rachetele submarine Polaris) care urmau să fie lansate asupra unor ținte selectate.
Proiectul secret s-a numit inițial TRANSIT și a început în 1957, dar în 1959 ARPA a lucrat cu specialiștii Laboratorului de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins pentru a crea primul sistem de poziționare folosind șase sateliți, trei activi și trei de rezervă.
Pe lângă faptul că a răspuns nevoilor generate de Războiul din Vietnam, TRANSIT ar trebui înțeles ca o reacție la lansarea primului satelit, „Sputnik I„, care a generat o criză profundă în Statele Unite.
James Killian, care a devenit consilierul președintelui Eisenhower pe probleme de știință și tehnologie, a descris alarma din Statele Unite în urma anunțului realizărilor sovietice în următorii termeni: „Prin lansarea semnalelor sale în spațiu, „Sputnik I” a creat o criză de încredere care a măturat țara ca un uragan. Peste noapte, a apărut o teamă generalizată că țara se află la mila mașinăriei militare sovietice și că guvernul nostru și brațul său militar au pierdut brusc puterea de a apăra patria”.
După mai multe lansări eșuate, TRANSIT a început să funcționeze în iunie 1963. Acesta urma să fie utilizat exclusiv de către serviciile oficiale americane: dispunea de un sistem astfel încât, în cazul în care un operator privat l-ar fi accesat, informațiile pe care le-ar fi obținut ar fi oferit o locație la mai mult de 100 de metri distanță de cea reală.
NDrive GPS.jpgCC BY 2.0
În deceniul următor, Marina americană și Air Force și-au dezvoltat propriile sisteme de navigație prin satelit, dar în 1973 Pentagonul a ordonat organizației DARPA să creeze un sistem unic care să poată fi utilizat de toate serviciile militare.
Rezultatul a fost denumit NAVSTAR Global Positioning System. În cele din urmă, în 1989, un set de 24 de sateliți a devenit operațional, permițând armatei americane să acopere întregul Pământ, indiferent de condițiile meteorologice și în timp real.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) Linder Höhe 51147 Köln, CC BY-SA 3.0
Încă din anii ’90, odată cu dezvoltarea tehnologiei corespunzătoare, mai multe companii europene au început să dezvolte sisteme GPS pentru uz civil. Pentru ca națiunea sa să rămână la frontiera acestei noi industrii în plină dezvoltare, președintele Clinton a decis, în mai 2000, să permită ca GPS-ul dezvoltat de DARPA să fie disponibil tuturor, deși până în prezent proprietatea rămâne a Forțelor Spațiale Americane.
wikipedia.org
Un alt exemplu în care DARPA a fost implicată se referă la Internet. În mod tradițional, crearea acestuia a fost atribuită CERN și lui Tim Berners-Lee, care în 1989 a creat WWW. Cu toate acestea, contribuțiile anterioare ale organizației DARPA la dezvoltarea ARPANET, un sistem de comunicații între calculatoare ale cărui prime noduri au fost înființate la sfârșitul anilor 1960 în centrele de la Universitatea Stanford, Universitatea California din Santa Barbara și Universitatea din Utah, au fost neglijate.
În 1972, 24 de noduri funcționau, dintre care unul la Pentagon; în 1973, 36 erau conectate prin telefon, plus unul în Hawaii care folosea o conexiune prin satelit. Protocoale precum TCP (Transmission Control Protocol) și IP (Internet Protocol), create atunci, sunt folosite și astăzi pe Internet.