Oktoba 4, 1957 ikawa motisha muhimu kwa Merika - baada ya kuzinduliwa kwa setilaiti ya kwanza ya bandia ya Dunia huko USSR, wahandisi wa Amerika waliamua kubadilisha nafasi ili kutimiza mahitaji ya urambazaji (na tabia ya Yankees). Katika Maabara ya Fizikia iliyotumika (APL) ya Chuo Kikuu cha Johns Hopkins, washirika WG Guyer na JC Wiffenbach walisoma ishara ya redio kutoka kwa Soviet Sputnik 1 na kutilia maanani mabadiliko ya nguvu ya Doppler ya ishara iliyotolewa na setilaiti inayopita. Wakati mzaliwa wetu wa kwanza katika nafasi alipokaribia, masafa ya ishara yaliongezeka, na yule aliyepungua alitoa ishara za redio za kupungua kwa mzunguko. Watafiti waliweza kukuza programu ya kompyuta ili kujua vigezo vya obiti ya kitu kinachopita kutoka kwa ishara yake ya redio kwa kupitisha moja. Kwa kawaida, kanuni iliyo kinyume pia inawezekana - hesabu ya vigezo vilivyojulikana vya obiti ikitumia mabadiliko sawa ya masafa ya kuratibu zisizojulikana za mpokeaji wa redio ya ardhini. Wazo hili lilimjia mkuu wa mfanyakazi wa APL F. T. McClure na yeye, pamoja na mkurugenzi wa maabara, Richard Kershner, waliweka pamoja kikundi cha watafiti kufanya kazi kwenye mradi uitwao Transit.
Richard Kershner (kushoto) ni mmoja wa waanzilishi wa Mfumo wa Kuweka Nafasi Ulimwenguni mwa Amerika. Chanzo: gpsworld.com
Manowari ya nyuklia "George Washington" ndiye mtumiaji wa kwanza wa mfumo wa Usafiri. Chanzo: zonwar.ru
Mizunguko ya kiutendaji ya mkusanyiko wa Transit. Chanzo: gpsworld.com
Mteja mkuu alikuwa Jeshi la Wanamaji la Merika, ambalo lilihitaji zana sahihi za urambazaji kwa manowari mpya zilizo na makombora ya Polaris. Uhitaji wa kuamua kwa usahihi eneo la manowari kama "George Washington" ilikuwa muhimu sana kwa riwaya ya wakati huo - uzinduzi wa makombora yenye vichwa vya nyuklia kutoka mahali popote baharini.
Usafirishaji wa vifaa vya manowari. Chanzo: timeandnavigation.si.edu
Kufikia 1958, Wamarekani waliweza kuwasilisha mfano wa kwanza wa majaribio wa satellite ya Transit, na mnamo Septemba 17, 1959, ilitumwa angani. Miundombinu ya ardhi pia iliundwa - wakati wa uzinduzi, ugumu wa vifaa vya urambazaji wa mtumiaji, na vile vile vituo vya ufuatiliaji wa ardhi vilikuwa tayari.
Wahandisi wa Chuo Kikuu cha Hopkins wakikusanya na kujaribu spacecraft ya Transit. Chanzo: timeandnavigation.si.edu
Wamarekani walifanya kazi kwenye mradi wa urambazaji wa setilaiti kwa hali kamili ya baada ya kuchoma moto: kufikia 1959, walikuwa wameunda aina nyingi za satelaiti za Transit, ambazo baadaye zilizinduliwa na kupimwa. Katika hali ya kufanya kazi, urambazaji wa Amerika ulianza kufanya kazi mnamo Desemba 1963, ambayo ni, chini ya miaka mitano, iliwezekana kuunda mfumo unaoweza kutumika na usahihi mzuri kwa wakati wake - kosa la mraba-maana-mraba (RMS) kwa kitu kilichosimama ilikuwa 60 m.
Mfano wa Satelite 5A 1970. Chanzo: timeandnavigation.si.edu
Mpokeaji wa Usafirishaji aliyewekwa kwenye gari iliyotumiwa na jiolojia wa Smithsonia Ted Maxwell katika jangwa la Misri mnamo 1987. Kazi ya mtafiti ilibadilika kuwa …
… Soviet "Niva"! Chanzo: gpsworld.com [/kituo]
Kuamua kuratibu za manowari iliyokuwa ikienda juu ya uso ilikuwa shida zaidi: ikiwa unafanya makosa na kasi ya kasi kwa 0.5 km / h, basi RMS itaongezeka hadi m 500. Kwa hivyo, ilikuwa afadhali zaidi kugeukia satellite msaada katika msimamo wa chombo, ambayo haikuwa rahisi tena. Mzunguko wa chini (urefu wa kilomita 1100) Usafiri ulipitishwa na Jeshi la Wanamaji la Amerika katikati ya 64, kama sehemu ya satelaiti nne, ikiongeza zaidi kikundi cha orbital hadi magari saba, na kutoka 67, urambazaji ulipatikana kwa wanadamu tu. Kwa sasa, mkusanyiko wa satellite ya Transit hutumiwa kusoma ulimwengu. Ubaya wa mfumo wa kwanza wa urambazaji wa satelaiti ulimwenguni ni kutokuwa na uwezo wa kuamua urefu wa nafasi ya mtumiaji wa ardhini, muda mrefu wa uchunguzi na usahihi wa nafasi ya kitu, ambayo mwishowe ikawa haitoshi. Yote hii ilisababisha utaftaji mpya katika tasnia ya nafasi ya Merika.
Muda wa spacecraft. Chanzo: timeandnavigation.si.edu
Mfumo wa pili wa urambazaji wa setilaiti ulikuwa wakati kutoka kwa Maabara ya Utafiti wa Naval (NRL), ambayo iliendeshwa na Roger Easton. Katika mfumo wa mradi huo, setilaiti mbili zilikusanywa, zikiwa na saa sahihi kabisa za utangazaji wa ishara kwa wakati kwa watumiaji wa ulimwengu na kuamua kwa usahihi eneo lao.
Majaribio ya satellite ya NTS-3, iliyo na saa ya rubidium. Chanzo: gpsworld.com
Kwa wakati, kanuni ya kimsingi ya mifumo ya GPS ya baadaye iliundwa: transmita ilikuwa ikifanya kazi kwenye setilaiti, ikitoa ishara iliyowekwa, ambayo ilirekodi msajili wa ardhi na kupima ucheleweshaji wa kupita kwake. Kujua eneo halisi la setilaiti katika obiti, vifaa vilihesabu kwa urahisi umbali nayo na, kulingana na data hizi, iliamua kuratibu zake (ephemeris). Kwa kweli, hii inahitaji angalau satelaiti tatu, na ikiwezekana nne. Majira ya kwanza yalikwenda angani mnamo 1967 na ilibeba saa za quartz mwanzoni, na baadaye saa sahihi za atomiki - rubidium na cesium.
Jeshi la Anga la Merika lilifanya kazi kwa uhuru wa Jeshi la Wanamaji kwenye mfumo wake wa uwekaji wa ulimwengu unaoitwa Jeshi la Anga 621B. Vipimo vitatu imekuwa uvumbuzi muhimu wa mbinu hii - sasa inawezekana kuamua latitudo, longitudo na urefu wa kitu kinachosubiriwa kwa muda mrefu. Ishara za setilaiti zilitengwa kulingana na kanuni mpya ya usimbuaji kulingana na ishara ya uwongo-kama ya kelele-kama. Nambari ya kubahatisha isiyo ya kawaida huongeza kinga ya kelele ya ishara na hutatua suala la kuzuia ufikiaji. Watumiaji wa raia wa vifaa vya urambazaji wanapata tu kufungua nambari ya chanzo, ambayo inaweza kubadilishwa kutoka kituo cha kudhibiti ardhi wakati wowote. Katika kesi hii, vifaa vyote vya "amani" vitashindwa, ikifafanua kuratibu zake na kosa kubwa. Nambari zilizofungwa kijeshi zitabaki bila kubadilika.
Uchunguzi ulianza mnamo 1972 kwenye tovuti ya majaribio huko New Mexico, ikitumia vifaa vya kusambaza kwenye baluni na ndege kama simulators za satelaiti. "System 612B" ilionyesha usahihi wa nafasi nzuri ya mita kadhaa na ilikuwa wakati huo ndipo wazo la mfumo wa urambazaji wa mzunguko wa kati na satelaiti 16 ulizaliwa. Katika toleo hili, nguzo ya satelaiti nne (nambari hii ni muhimu kwa urambazaji sahihi) ilitoa chanjo ya masaa 24 ya bara zima. Kwa miaka michache, "Mfumo 612B" ulikuwa katika kiwango cha majaribio na haukuvutiwa sana na Pentagon. Wakati huo huo, ofisi kadhaa nchini Merika zilikuwa zikifanya kazi kwa mada "moto" ya urambazaji: Maabara ya Fizikia iliyotumiwa ilikuwa ikifanya mabadiliko ya Usafiri, Jeshi la Wanamaji lilikuwa "likimaliza" Muda, na hata vikosi vya ardhini vilijitolea SECOR (Uwiano Uliofuatana wa Masafa, hesabu mtiririko wa masafa). Hii haikuweza wasiwasi Wizara ya Ulinzi, ambayo ilikuwa katika hatari ya kukabiliwa na muundo wa kipekee wa urambazaji katika kila aina ya wanajeshi. Kwa wakati fulani, mmoja wa mashujaa wa Amerika alipiga mkono wake juu ya meza na GPS ilizaliwa, ikijumuisha bora zaidi ya watangulizi wake. Katikati ya miaka ya 70, chini ya udhamini wa Idara ya Ulinzi ya Merika, kamati ya pamoja ya pande tatu iitwayo NAVSEG (Kikundi cha Watendaji wa Satellite ya Navigation) iliundwa, ambayo iliamua vigezo muhimu vya mfumo wa baadaye - idadi ya satelaiti, urefu wao, ishara nambari na njia za moduli. Walipofika kwa takwimu ya gharama, waliamua kuunda mara moja chaguzi mbili - za kijeshi na za kibiashara na kosa lililopangwa tayari katika kuweka usahihi. Kikosi cha Hewa kilichukua jukumu la kuongoza katika programu hii, kwani Jeshi lake la Anga 621B lilikuwa mfano wa kisasa zaidi wa mfumo wa urambazaji wa siku zijazo, ambayo GPS ilikopa teknolojia ya kelele isiyo ya kawaida isiyo na mabadiliko. Mfumo wa maingiliano ya ishara ulichukuliwa kutoka kwa mradi wa Timtation, lakini obiti ililelewa hadi kilomita elfu 20, ambayo ilitoa kipindi cha orbital ya masaa 12 badala ya saa 8 ya mtangulizi wake. Satelaiti iliyo na uzoefu ilizinduliwa angani tayari mnamo 1978 na, kama kawaida, miundombinu yote muhimu ya ardhi iliandaliwa mapema - ni aina saba tu za vifaa vya kupokea vilivyobuniwa. Mnamo 1995, GPS ilipelekwa kwa ukamilifu - satelaiti 30 hivi ziko kwenye mzunguko, licha ya ukweli kwamba kwa kazi kuna 24 za kutosha. Ndege za Orbital za satelaiti zimetengwa sita, na mwelekeo wa 550… Kwa sasa, matumizi ya uchunguzi wa GPS hukuruhusu kuamua msimamo wa mtumiaji na usahihi wa chini ya milimita moja! Tangu 1996, satelaiti za Block 2R zimeonekana, zikiwa na mfumo wa urambazaji wa AutoNav, ambayo inaruhusu gari kufanya kazi katika obiti wakati kituo cha kudhibiti ardhi kikiharibiwa kwa angalau siku 180.
Hadi mwishoni mwa miaka ya 1980, matumizi ya mapigano ya GPS yalikuwa ya nadra na yasiyo na maana: kuamua kuratibu za uwanja wa migodi katika Ghuba ya Uajemi na kuondoa kasoro kwenye ramani wakati wa uvamizi wa Panama. Ubatizo kamili wa moto ulitokea katika Ghuba ya Uajemi mnamo 1990-1991 wakati wa dhoruba ya Jangwa. Vikosi viliweza kuendesha kwa bidii katika eneo la jangwa, ambapo ni ngumu kupata alama zinazokubalika, na pia kufanya moto wa silaha kwa usahihi wa hali ya juu wakati wowote wa siku katika hali ya dhoruba za mchanga. Baadaye, GPS ilithibitika kuwa muhimu katika operesheni ya kulinda amani huko Somalia mnamo 1993, katika kutua kwa Amerika huko Haiti mnamo 1994, na, mwishowe, katika kampeni za Afghanistan na Iraqi za karne ya 21.
