ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


สปุทนิค ดาวเทียมดวงแรกของโลก
ในอดีตมนุษย์ใช้ความรู้และอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ในการวัดมุมดวงดาวบนท้องฟ้าเพื่อการนำร่อง จนกระทั่งศตวรรษที่ 19 การพัฒนาระบบวิทยุสื่อสารได้ทำให้เกิดการพัฒนาระบบนำร่องที่ใช้สัญญาณวิทยุ อาทิเช่น VOR (VHF Om-nidirectional Range)[1] LORAN (Long Range Radio Navigation) [2] และ OMEGA [2]

ผลจากการที่อดีตสหภาพโซเวียต (รัสเซียในปัจจุบัน) ส่งดาวเทียมดวงแรกของโลกชื่อ สปุทนิค (Sputnik) ขึ้นสู่อวกาศเมื่อ 4 ตุลาคม 1957 (พ.ศ. 2500) ทำให้ในช่วงทศวรรษปีค.ศ. 1960 (พ.ศ. 2503) กองทัพเรือและกองทัพอากาศของสหรัฐอเมริกา

ก่อนการพัฒนาระบบจีพีเอส (GPS: Global Positioning System) สหรัฐอเมริกาได้ดำเนินโครงการพัฒนาระบบนำร่องที่เกี่ยวข้องกับการใช้ดาวเทียมถึง 3 โครงการ ได้แก่ ทรานสิท (TRANSIT) ไทเมชัน(TIMATION) และโปรแกรม 621B

" ความสำเร็จครั้งแรกด้านอวกาศของอดีตสหภาพโซเวียต
ส่งผลกระทบให้เกิดพัฒนาการเทคโนโลยีด้านอวกาศขึ้นในสหรัฐอเมริกา " ?

การรับสัญญาณวิทยุที่ส่งออกมาจากดาวเทียมสปุทนิคโดยสถานีภาคพื้นดิน(ที่เราทราบตำแหน่งเป็นอย่างดี) ทำให้สามารถคำนวณตำแหน่งของดาวเทียมสปุทนิคในอวกาศได้ โดยใช้หลักการ “ดอปเพลอร์ชิฟ” (Doppler shift)

จากความสำเร็จของโครงการสปุทนิค ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์แห่งห้องปฏิบัติการ APL เกิดความคิดในมุมที่กลับกัน โดยได้ตั้งสมมุติฐานว่า ถ้าเราทราบตำแหน่งดาวเทียมที่โคจรในอวกาศเป็นอย่างดี โดยดาวเทียมดังกล่าวทำการแพร่สัญญาณวิทยุมายังพื้นโลก ดังนั้นเราก็น่าจะใช้ดอปเพลอร์ชิฟสำหรับคำนวณหาตำแหน่งของเครื่องรับสัญญาณวิทยุที่อยู่บนพื้นโลกได้

ทรานสิท : ปี1959 กองทัพเรือสหรัฐสร้างดาวเทียมนำร่องขึ้นที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ APL (Applied Physics Laboratory) มหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปคิ้นซ์ เพื่อทดลองขบวนการคำนวณที่ใช้สำหรับทำนายตำแหน่งดาวเทียม ดาวเทียมดวงแรกชื่อ ทรานสิท 1B ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรในปี 1964 โดยโคจรที่ความสูง 1,100 กิโลเมตร กลุ่มดาวเทียมนำร่องทรานสิทรุ่นต่อมาประกอบด้วยดาวเทียมออสการ์ และดาวเทียม โนวา แต่หลังจากที่ได้ให้บริการเป็นถึงเวลา 32 ปี กลุ่มดาวเทียมทรานสิทได้ถูกปลดประจำการในปี 1996

ทรานสิท 1B
ดาวเทียมออสการ์
ดาวเทียมโนวา

ไทเมชัน : กองทัพเรือสหรัฐดำเนินโครงการไทเมชัน (TIMATION: TIMe navigATION) ในปี 1964 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทดสอบนาฬิกาความแม่นยำสูงบนดาวเทียม โดยนาฬิกาดังกล่าวเป็นปัจจัยสำคัญต่อความแม่นยำในการระบุตำแหน่ง

ดาวเทียมไทเมชันถูกพัฒนาขึ้นที่ห้องปฏิบัติการวิจัยทหารเรือ NRL(Naval Research Laboratory) ไทเมชัน1 และ 2 ซึ่งถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในปี 1967 และ1969 ตามลำดับ โดยโคจรที่ความสูง 900 กิโลเมตร

ดาวเทียมไทเมชัน3 ได้เปลี่ยนชื่อเป็น NTS-1 (Navigation Technology Satellite 1) และถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในปี 1974 โคจรที่ความสูง 13,500 กิโลเมตร และเป็นดาวเทียมดวงแรกที่นำนาฬิกาอะตอมขึ้นไปทำงานในอวกาศ สำหรับดาวเทียมไทเมชัน4 หรือ NTS-2 ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในปี 1977 เพื่อทดสอบระบบต่างๆ สำหรับการพัฒนาดาวเทียมจีพีเอส

ไทเมชัน1 และ2
ไทเมชัน3 หรือ NTS-1
NTS-2

621B : กองทัพอากาศสหรัฐได้ดำเนินโปรแกรม 621B ในปี 1972 เพื่อทดสอบวิธีใหม่สำหรับการคำนวณหาระยะทางโดยใช้สัญญาณวิทยุที่มีลักษณะที่เรียกว่า “สัญญาณรบกวนสุ่มเทียม PRN” (PRN: PseudoRandom Noise) เนื่องจากโปรแกรมดังกล่าวไม่ได้มีการสร้างดาวเทียมนำร่อง จึงใช้อากาศยานเรือเหาะและเครื่องบินทำการแพร่สัญญาณ PRN ลงมายังเครื่องรับสัญญาณวิทยุ ข้อดีของการใช้สัญญาณ PRN ก็คือเราสามารถตรวจจับสัญญาณดังกล่าวได้ถึงแม้ว่าจะจมอยู่ในสัญญาณรบกวน

การทดสอบการรับสัญญาณ PRN ที่รัฐนิวเม็กซิโก 1972

กำเนิดระบบนำร่อง NAVSTAR GPS
ในปี 1973 โครงการไทเมชันของกองทัพเรือได้รวมกับโปรแกรม 621B ของกองทัพอากาศโดยมีชื่อใหม่ว่า NAVSTAR GPS (NAVigation System Timing And Ranging Global Positioning System) หรือถูกเรียกสั้นๆว่า "GPS" [3]

ในปีเดียวกัน หน่วยงานความมั่นคง (US DoD: Department of Defense) ได้จัดตั้งสำนักงานโปรแกรมร่วม JPO (Joint Program Office) ขึ้นเพื่อบริหารโครงการ GPS โดยกองทัพอากาศเป็นฝ่ายบริหารโครงการ ในขณะที่กองทัพเรือโดยเฉพาะห้องปฏิบัติการวิจัยทหารเรือ NRL เป็นหน่วยที่มีส่วนสำคัญในการออกแบบวางระบบและเทคโนโลยี โดยโครงสร้างจำนวนดาวเทียมและประเภทวงโคจร รวมไปถึงการใช้นาฬิกาอะตอมได้นำมาจากโครงการไทเมชัน แต่โครงสร้างสัญญาณวิทยุที่ใช้สำหรับระบบนำร่อง จีพีเอสได้นำมาจากโปรแกรม 621B

วิวัฒนาการระบบนำร่องโดยใช้ดาวเทียม

ดาวเทียมจีพีเอสรุ่น Block I
หลังจากโครงการ NAVSTAR GPS ได้รับการอนุมัติจากรัฐบาลสหรัฐอเมริกา (ธันวาคม 1973) บริษัท Rockwell International เป็นผู้สร้างดาวเทียม GPS จำนวน 4 ดวง เพื่อใช้ในการทดสอบระบบ โดยดาวเทียมรุ่นแรกนี้ถูกเรียกว่า "Block I" และดาวเทียม GPS ทั้ง 4 ดวง ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในปี 1978 [4]

จากแผนภาพทางเวลา เราจะพบว่าสหรัฐอเมริกาใช้เวลาถึง 19 ปี ในการดำเนินโครงการต่างๆ สำหรับการเตรียมการและทดสอบเทคโนโลยีที่จะมาใช้ในระบบนำร่อง NAVSTAR GPS

อย่างไรก็ตาม ระบบนำร่องจีพีเอสได้มีการทดสอบและปฎิบัติการตั้งแต่ปี 1978 จนกระทั่งปี 1995 การปฎิบัติการนำร่องทั้งระบบจึงได้ทำงานเต็มขีดความสามารถที่ได้กำหนดไว้ รวมแล้วเป็นเวลา 17 ปี นับจากดาวเทียมจีพีเอส ดวงแรกถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ (PRN4 ในเดือนกุมภาพันธ์ 1978)

ในปี 1996 รัฐบาลสหรัฐอเมริกาได้จัดตั้งหน่วยงานที่ชื่อว่า IGEB (Interagency GPS Executive Board) ขึ้นเพื่อกำหนดนโยบายและการจัดการกับจีพีเอส โดยมีสมาชิกทั้งจากหน่วยงานต่างๆ อาทิเช่น ความมั่นคง การขนส่ง และ นาซ่า เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ในปี 2004 หน่วยงาน IGEB ได้ถูกแทนที่ด้วย National Space-Based Positioning, Navigation, and Timing (PNT) Executive Committee [5] โดยทำหน้าที่ให้คำแนะนำและประสานงานกับหน่วยงานต่างๆในเรื่องจีพีเอสและระบบอื่นๆที่เกี่ยวข้อง

เอกสารอ้างอิง
    [1] Blanchard, W., The Air Pilot’s Guide to Satellite Positioning Systems, Airlife Publishing Ltd, 1995, pp. 17-22.
    [2] Logsdon, T., Understanding The NAVSTAR GPS, GIS, and IVHS, 2nd edition, Van Nostrand Reinhold, 1995, pp 35-38.
    [3] Parkinson, B.W., and Spilker, J.J., Global Positioning System: Theory and Applications, Volume I. AIAA, Inc., 1996, pp. 3-9.
    [4] http://www.gps.gov/
    [5] http://pnt.gov/

กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]