ගෝලීය ස්ථාන නිර්ණායක පද්ධතිය GPS

මිනිසා ඈත අතීතයේ සිටම ගමන් බිමන් යාමේදී මග සොයා ගැනීම පිණිස නෙත් යොමු කළේ අහස දෙසටයි. කාන්තාර තරණය කරන ගවේෂකයෝ, මහා සයුර තරණය කරන නාවිකයෝ මේ කොයි කවුරුත් පාහේ  අහසේ තරු රටා උපයෝගී කරගනිමින් සිය ගමනාන්තයට මග සොයා ගත්හ. කොතැනද ඉන්නේ, යන්නේ කොයිබද තීරණය කිරීම පිණිස ඔවුනට වෙන පිහිටක් තිබුණේ නැත. එහෙත්, විද්‍යාවේ දියුණුව සමග මේ සඳහා නව ක‍්‍රම උපයෝගී කරගැනීමට මිනිසා උත්සුක වී ඇති අතර අද ඒ සඳහ අවශ්‍ය වන්නේ අතේ ගෙන යා හැකි සරල, ගෝලීය ස්ථාන නිර්ණායක පද්ධති (Global Positioning System) රීසිවරයක් හෙවත් GPS රීසිවරයක් පමණකි. ලෝකයේ කොතනක සිටියත් අප ඉන්නේ කොයිබද යන්න නිශ්චිතවම පෙන්වාදීමට  මෙම රීසිවරයකට හැකියාව තිබේ. එසේ වුවද, ඉන්නේ කොයිබද යන්නේ කොයිබද යන්න තීරණය කිරීම සඳහා පුරාතනයේ මෙන්ම අදත් ආකාශයේ ඉහළ ඇති වස්තූන් අපට අවශ්‍ය වේ.

අද අප තරු රටා වෙනුවට යොදා ගන්නේ පෘථිවිය වටා කක්ෂගතව ඇති චන්ද්‍රිකා සමුදායකි. පෘථිවියට ඉහළින් කක්ෂගතව ඇති යාති‍්‍රක () චන්ද්‍රිකා 30කට වැඩි ප‍්‍රමාණයක චන්ද්‍රිකා දාමයයි, අප ඉන්නා ස්ථානය අපට නිශ්චිතවම දැන ගැනීමට උපකාරී වෙන්නේ.

ගෝලීය ස්ථාන නිර්ණායක පද්ධතිය – GPS කියන්නේ මොකක්ද?

ගෝලීය ස්ථාන නිර්ණායක පද්ධතිය  කියන්නේ ක්‍රම පද්ධතියක්. එම පද්ධතිය සැදුම් ගන්නේ කොටස් තුනකින්. එනම්  චන්ද්‍රිකා, භූමි මධ්‍යස්ථානය සහ රිසිවර යන වශයෙනුයි. ආදි කාලයේ තරු රටා ඉටු කළ කාර්යය අද ඉටු කෙරෙන්නේ චන්ද්‍රිකා මගිනුයි. කිසියම් නිශ්චිත වෙලාවක ඒවා තිබෙන්නේ කොයිබද යන්න අපි දනිමු. භූමි මධ්‍යස්ථානය,  ඒවායේ ගමන් මග නිරීක්ෂණය කරමින් අප සිතන මොහොතේ, අප සිතා  සිටින තැන ඒවා තිබේදැයි රේඩාර් ආශ‍්‍රයෙන් සොයා බලයි. දුරකතනයක හෝ වාහනයක් ඇතුළත ඇති රීසිවරය නිරතුරුවම චන්ද්‍රිකාවලින් එන සංඥාවලට සවන්දී සිටියි. ඒවායින් සමහරක් වෙතින් ඒවා කොපමණ දුරකින් ඇත්දැයි රීසිවරය ගණනය කර බලයි.

චන්ද්‍රිකා හතරක හෝ ඊට වැඩි සංඛ්‍යාවක දුර රීසිවරය මගින් මැන බැලීමෙන් පසුව රීසිවරය ඇති අය සිටිනා තැන නිශ්චිතව දැන ගත හැකි වේ. ආකාශයේ සැතැපුම් ගණන් උඩක සිට භූමිය මත ඔබ සිටිනා ස්ථානය ඉතා නිවැරදිව ගණනය කිරීමට මේවාට පුළුවන. සාමාන්‍යයෙන් යාර කිහිපයක් එහා මෙහා වන පරිදි නිවැරදිව ගණනය කිරීමට හැකි වුවද නූතන ඉහළ තාක්ෂණයේ රිසීවරවලට නම් අගල් ගණනක නිවැරදිතාවයෙන් යුතුව ඔබ සිටිනා ස්ථානය ගණනය කළ හැකිය. පද්ධතිය ගැන දැන් තරමක අවබෝධයක් තිබෙන නිසා අපි වඩාත් විස්තරාත්මකව ඒ ගැන තවදුරටත් සලකා බලමු.

කලින්ද සඳහන් කළ පරිදි GPS කියන්නේ පෘථිවිය වටා කක්ෂගතව ගමන් කරන චන්ද්‍රිකා 30 ක පමණ ජාලයක්. මේ චන්ද්‍රිකා කක්ෂගතව ඇත්තේ කිලෝමීටර 20,000 උන්නතාංශකින්. මේ පද්ධතිය මුලින්ම වැඩිදියුණු කළේ ඇමරිකා එක්සත් ජනපද ආණ්ඩුවයි. ඒ යුද්ධමය කටයුතු සඳහායි. ඒත් දැන් බුහුටි දුරකථනයක් හෝ අතේ ගෙන යා හැකි GPS රිසීවරයක් වැනි උපකරණයක් ඇති ඕනෑම  අයෙකුට චන්ද්‍රිකා නිකුත් කරන සංඥා ලබා ගත හැකි වේ.

ත්‍රෛපාර්ශවිකත්වය(Trilateration)

මේ මිහිතලය මත ඔබ කොතැනක සිටියත්  ඕනෑම මොහොතක චන්ද්‍රිකා හතරක් ‘දෘෂ්ටිකෝෂණයට’ හසුවේ. මේ එක් එක් චන්ද්‍රිකාව එහි ස්ථානය හා වර්තමාන කාලය පිළිබඳ  නිශ්චිත කාල පරතරයක් ඇතිව නිරතුරුව තොරතුරු සම්පේ‍්‍රෂණය කරයි. ආලෝකයේ වේගයෙන් ගමන් කරන මේ සංඥා  ඔබේ GPS රිසීවරය වෙත පැමිණෙන අතර පණිවුඩය පැමිණීමට ගත වූ කාලය පදනම් කරගෙන එක් එක් චන්ද්‍රිකාව ඇත්තේ කොයිතරම් දුරකින්ද යන්න රිසීවරය මගින් ගණනය කරනු ලැබේ.

අඩුතරමින් චන්ද්‍රිකා තුනක්වත් කොපමණ දුරකින් තිබේදැයි යන්න ගැන රිසීවරයට තොරතුරු  ලැබුණායින් පසුව ඔබේ GPS රිසීවරයට ඔබ සිටින තැන ඉතා නිවැරදිව කිව හැකිය.

ඔබේ හිසට උඩින් චන්ද්‍රිකා තුනක් ඇති තැනක මේ මිහිතලයේ ඔබ ඉන්නවා යයි සිතන්න. ඔබ A චන්ද්‍රිකාවේ සිට කොපමණ දුරකින් ඉන්නේ දැයි ඔබ දන්නේ නම් ඔබ ඉන්නේ රතු කවයේ කිසියම් තැනකය. මෙයට B සහ C චන්ද්‍රිකා සම්බන්ධ කර බැලූ විට වෘත්ත නැතිනම් කව තුන එකිනෙකට කැපෙන තැන තමයි ඔබ සිටින ස්ථානය. ඔබේ GPS රිසීවරය කරන්නේ හරියටම මේ දෙයයි. (ඒ සඳහා ඔබේ රිසීවරය වෘත්ත වෙනුවට එකක් මත එකක් වැටෙන ගෝල (overlapping spheres) යොදා ගනියි. අහසේ චන්ද්‍රිකා වැඩිවන තරමට ඉතාමත් නිවැරදිව ඔබ සිටින ස්ථානය නිර්ණය කළ හැකි වේ.

GPSහා සාපේක්ෂතාව

නිරවද්‍යව කාලය ගණනය කිරීම පිණිස GPS චන්ද්‍රිකාවක ඇත්තේ පරමාණුක ඝටිකය. එහෙත් සාමාන්‍ය හා විශේෂ සාපේක්ෂතාවදය පුරෝකතනය කරන්නේ මේවා සහ පෘථිවිය මත ඇති ඒ හා සර්වසම ඔරලෝසු අතර වෙනස්කම් ඇති විය හැකි බවයි. වඩා තද ගුරුත්වකර්ෂණ ඇදිල්ලක් ඇතිවිට කාලය මන්දගාමී  වන බවත් පෙන්නුම් කරන්නේ යයි පොදු සාපේක්ෂතාවාදය දක්වයි. ඒ අනුව චන්ද්‍රිකා මත ඇති ඔරලෝසු  පෘථිවි ඔරලෝසුවලට වඩා වේගයෙන් දුවන බවක් පෙන්නුම් කරයි. එපමණක් නොව විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය පුරෝකතනය කරන්නේ චන්ද්‍රිකා ඔරලෝසු දුවන්නේ පෘථිවිය මත ඔරලෝසුවට සාපේක්ෂව නිසා ඒවා සෙමින් ගමන් කරන බවකී.

මෙකී බලපෑම සඳහා සමස්ත GPS ජාලයම යම් ඉඩ හැරීමක් සිදු කළ යුතු වේ. සාපේක්ෂතාව සැබෑ බලපෑමක් ඇති කරන බවට මෙය සාක්ෂියකි.

NASA Space place හී පළවූ   How Does GPS Work? යන ලිපිය සහ Physics.org හී පළවූ  How does GPS work? ලිපිය ඇසුරෙනි