כך פועל ה-GPS: מכשיר קטן, לוויינים גדולים
מי זוכר את הימים שבהם נאלצנו לקחת מפה לכל טיול ובכל נסיעה למקום חדש. כבר שנים שהג'י.פי.אס מנחה אותנו צעד אחר צעד. כך עובדת מערכת הניווט הלוויינית ששינתה את חיינו
כיצד האיש הקטן שבמכשיר הג'י.פי.אס יודע לכוון אותנו לפנות במקום הנכון ודואג שלא נלך לאיבוד? התשובה מתחילה בשם. ג'י.פי.אס הן ראשי תיבות המיצגים את פעולת המכשיר – מערכת מיקום עולמית (Global Positioning System). הכוונה היא שהמערכת הזו מספקת למשתמש את מקומו המדויק בעולם, וכך הוא יודע איפה הוא נמצא כעת וכיצד יוכל להגיע למחוז חפצו. אבל בעצם, זהו שמה של מערכת הנווט הלווייני האמריקאית שהיא היחידה שפעילה כרגע באופן מלא. הרוסים מפעילים את רשת הלוויינים "גלונאס" אך היא עדיין פועלת באופן חלקי; "גליליאו", המערכת שמפעיל האיחוד האירופי, תיכנס לעבודה שוטפת בשנת 2013, והסינים יפעילו מערכת כזו בשנת 2015.
הבסיס למערכת הניווט הזו הוא רשת לוויינים הנעים במסלול קבוע בגובה של יותר מ-20 אלף קילומטרים מעל פני כדור הארץ. כל לוויין משדר ללא הפסקה גלי רדיו שנושאים מידע דיגיטלי ונעים במהירות האור. יחידת מידע כוללת את נתוני המסלול של הלוויין ואת הזמן המדויק שבו יצא השידור. השידורים נקלטים על ידי מכשירי הג'י.פי.אס שלנו, שכל אחד מהם הוא בעצם מקלט המחובר לאנטנה, ובהתאם למידע ניתן לקבל את המקום המדויק שבו נמצא המכשיר.
כיצד זה נעשה? ובכן, הסוד הוא לקלוט שידורים של כמה לוויינים בו זמנית. בעזרת המידע המשודר יודע המקלט מתי יצא כל שידור, ובעזרת השעון הפנימי הוא יודע מתי השידור נקלט. הכפלת הפרש הזמנים במהירות האור נותנת את המרחק מהלוויין, שמקומו בעת השידור ידוע מראש בדיוק רב.
כשנקלטים שידורים משלושה לוויינים בו זמנית אנו יודעים שלושה מרחקים משלוש נקודות ידועות בחלל, וזה מספיק על מנת לקבוע את המקום המדויק של המקלט. באופן מעשי מעדיפים לקבל שידורים מארבעה לוויינים, משום שכך מקבלים דיוק גבוה גם אם השעון הפנימי של המקלט מקדים או מפגר. הנתונים הללו מתעדכנים במכשיר באופן רציף, וכך ניתן לנווט תוך כדי תנועה אל היעד הרצוי.
מאוחר יותר שוגרו לחלל עשרה לוויינים ייעודיים שנועדו לבדוק את המערכת האזרחית, ובהמשך שוגרו עשרות נוספים. היום נמצאים מעל לכדור הארץ 30 לווינים במצב תקין, אך חלקם עומדים לסיים את חייהם והמחליפים כבר ממתינים לתורם. הם משלימים הקפה אחת מדי 11 שעות ו-58 דקות, ושומרים על דיוק מרבי בעזרת שעון אטומי שמותקן בתוכם.
על מנת שדיוק המערכת יהיה מיטבי, צריך להיות "קו ראייה" ישיר בין המקלט שנמצא אצלנו לבין המשדר שנמצא אי שם בחלל. כלומר, הפרעות שונות יגרמו לסטיות בקריאת הנתונים, כשההפרעות העיקריות הן עננים, הרים ומבנים שונים. לכן הג'י.פי.אס פשוט לא פועל כאשר אנחנו נמצאים בתוך מבנה סגור.
מכשיר הג'י.פי.אס נחשב למדויק מאוד – הסטייה המקסימאלית עומדת על כשלושה מטרים בלבד, ולכן הוא משמש בתחומים אזרחיים רבים כמו בנייה, חקלאות, טיס ועוד. הוא אפילו נחשב למציל חיים, בעיקר בקרב מטפסי ההרים שיכולים לדעת בדיוק איפה הם נמצאים, ובמקרה חירום הם יספקו את המידע למשלחות הצלה שכך יכולות לאתר אותם ולהגיע אליהם בקלות רבה יותר. הג'י.פי.אס גם יודע לספק שעה מדויקת ביותר: בגלל הצלבת הנתונים עם הלוויינים השונים, הוא יכול למצוא את הגובה מעל פני הים ואפילו יכול לחשב את מהירות ההתקדמות האמיתית שלנו ברגל או ברכב.
הכתבה המלאה התפרסמה בגיליון ינואר של המגזין "גליליאו צעיר"
לפנייה לכתב/ת 
