Article Thumbnail

GPS Olmasaydı Ne Olurdu?

  • 24 Haziran 2021 08:24

Uydu navigasyon sistemleri, dünyamızı pek çok insanın zar zor fark ettiği şekilde çalışır halde tutarken aynı zamanda giderek daha savunmasız hale geliyorlar. Bunun yerine ne kullanabiliriz?

 

Geçen yıl İsrail'in Ben Gurion havaalanında uydu navigasyonu kilitlendiğinde, hava trafik kontrolörlerinin üstün becerisi ciddi kazaları önledi. Suriye'de savaşan Rus güçlerinin neden olduğu parazit görünüşte tesadüfiydi, ancak küresel konumlandırma sisteminde- daha iyi bilinen adıyla GPS- kesintilerin ne kadar tehlikeli olabileceğini vurguladı.

 

Texas Üniversitesi'nde iletişim mühendisi olan Todd Humphreys, GPS'i koruma, güçlendirme ve artırma ihtiyacının giderek daha fazla kabul gördüğünü söylüyor. GPS artık günlük hayatımızın vazgeçilmez bir parçası haline geldi. En basit haliyle, bize herhangi bir zamanda bir GPS alıcısının Dünya'nın neresinde olduğunu söyler. Cep telefonlarımızda ve arabalarımızda yol bulmak, teknelerin günümüz deniz feneri gibi zorlu kanallar ve resiflerde gezinmesini sağlamak için varlar. Hatta özellikle acil servisler artık tehlikede olanları bulmak için GPS'e güveniyor.

 

Çok farkında olmasak da GPS sayesinde tespit edilemeyen konteynerler limanları çalışmaz hale getirir, lojistik olarak süpermarket zincirleri ve araba üreticileri için teslimat kabus haline gelirdi. GPS olmadan, süpermarket raflarımız daha boş ve fiyatlar daha yüksek olurdu.

 

İnşaat sektörü, ölçüm yaparken GPS kullanıyor ve balıkçılar onu katı düzenlemelere uymak için kullanıyor, ancak GPS sadece konumları belirlemekle ilgili değil, aynı zamanda zamanla da ilgili.

 

Dünya çevresinde yörüngede tutulan 30 uydudan oluşan takımyıldızın tümü, sinyallerini senkronize etmek için çok sayıda, son derece hassas atomik saatler kullanır. Kullanıcıların zamanı saniyenin 100 milyarda birine kadar belirlemesine izin verir. Cep telefonu ağlarının tümü, baz istasyonlarını senkronize etmek için GPS zamanını kullanırken, finans ve bankacılık kurumları, alım satımların ve transferlerin doğru bir şekilde gerçekleşmesini sağlamak için ona güveniyor.

 

 

Uydu navigasyonu olmasaydı gerçekten kaybolurduk. Ama onun yerini alabilecek bir şey var mı? Ve bu her yerde bulunan sistem olmadan nasıl başa çıkabiliriz?

 

London School of Economics'in İngiliz Hükümeti için yaptığı bir değerlendirmeye göre, beş gün boyunca uydu navigasyonunun kaybı, yalnızca İngiltere'ye 5,1 milyar sterlin (6,5 milyar $)'dan fazlaya mal olacak. GPS sisteminin arızalanması, ABD ekonomisine günde yaklaşık 1 milyar dolara (760 milyon sterlin) ve çiftçiler için nisan ve mayıs aylarında ekim mevsiminde meydana gelirse günde 1,5 milyar dolara (1,1 milyar sterlin) mal olacak.

 

İlginçtir ki GPS kesintileri şaşırtıcı derecede yaygındır. Ordu, ekipmanı test ederken veya askeri tatbikatlar sırasında belirli alanlarda düzenli olarak jammer (sinyal bozucu) kullanır. ABD Hükümeti de düzenli olarak uydu sinyalinin bozulmasına yol açan testler ve tatbikatlar yapıyor, ancak bazı teknik sorunlar da dünya çapında sorunlara yol açıyor.

 

Elbette başka küresel navigasyon uydu sistemleri de mevcuttur- Rus Glonass, Avrupa'nın Galileo ve Çin'in BeiDou'su GPS'e benzer bir temelde çalışır. Ancak giderek artan bir şekilde, parazit veya kasıtlı sinyal bozma, uydu konumlandırma sistemlerinden gelen sinyallerde kesintilere de yol açabilir.

 

Kraliyet Navigasyon Enstitüsü üyesi ve bu alanda çalışan Chronos Technology'nin kurucusu Charley Curry, “Ordu artık sık sık sinyal bozucu kullanımına karşı geliyor” diyor.

 

Ordunun özellikle endişelenmek için iyi bir nedeni var. Uydu navigasyonu ilk olarak Pentagon tarafından geliştirildi ve şimdi stratejik dronelardan savaş gemilerine, bireysel akıllı bombalara ve piyadelere kadar her şeyi yönlendiriyor.

 

Suçlular ayrıca, çevrede başka kimlerin etkilendiğini umursamadan, çalıntı arabaları izlemek için kullanılan sistemleri engellemek için çevrimiçi olarak kolayca satın alınabilen GPS bozucularını da kullanıyor. Bunlar yetmezmiş gibi daha büyük tehlikeler de var.

 

Humphreys, "Kritik altyapıya saldırarak ABD ekonomisini hedef alan bir savaşın ilk salvosunda tüm GPS takımyıldızının çalışmaz hale getirilebileceği gibi uzak bir tehdit de var" diyor.

 

Doğal güçler de benzer şekilde felaket olabilir. 1859'daki Carrington Olayı gibi devasa bir güneş fırtınası, tüm GPS uydu ağını askeri bir saldırı kadar kesin bir şekilde çökertebilir.

 

Ancak GPS ve onun uluslararası kuzenleri aniden ortadan kaybolursa, tüm dünyamızı hareket halinde tutmak için hangi alternatiflere başvurabiliriz?

 

GPS için olası bir yedekleme, İkinci Dünya Savaşı sırasında Atlantik'i geçerken müttefik gemilere rehberlik etmek için geliştirilen Uzun Menzilli Navigasyonun (Loran) yeni bir versiyonudur. Bununla birlikte, uydular yerine, radyo navigasyon sinyalleri yayınlayan 200 metre (660 fit) uzunluğundaki hava direklerine sahip yer tabanlı vericiler kullanılmıştı.

 

İlk başta Loran sadece birkaç mil içinde doğruydu, ancak 1970'lerde birkaç yüz metre içinde bir yer verebilirdi. Birleşik Krallık ve diğer ülkeler, GPS'in onları gereksiz hale getirdiği 2000'lerde Loran vericilerini hizmet dışı bıraktı, ancak eLoran olarak bilinen modern, gelişmiş bir sürüm, GPS kadar doğru sonuçlar verebilir. İsabetliliğini artırmak için, sinyalin referans istasyonları tarafından izlenip düzeltildiği, diferansiyel düzeltme olarak bilinen bir teknikle birlikte orijinal versiyondan daha gelişmiş vericiler ve alıcılar kullanır.

 

Bu geliştirilmiş versiyonun, konumları 10 m'den (32 fit) daha az bir doğrulukla saptama yeteneğine sahip olduğu bildiriliyor. GPS'in aksine, özellikle uydu sinyallerinden daha düşük frekans ve daha yüksek güç kullandığı için binalara ve tünellere de girebilir. Güçlü eLoran sinyallerini karıştırmak çok daha zordur ve savunmasız uydular söz konusu değildir. Ama birinin bunu finanse etmesi gerekecek.

 

Humphreys, “eLoran, ülke çapındaki boşlukları doldurabilecek harika bir teknoloji” diyor ve ekliyor “eğer onu kurma ve sürdürme taahhüdü olsaydı”.

 

Diğer yaklaşımlar ek altyapı gerektirmez. Radyodan çok önce, denizciler güneş ve yıldızların yardımıyla, aralarındaki açıları ölçmek için bir sekstant kullanarak yön buldular. Göksel navigasyon modern çağa kadar devam etti. Ve şaşırtıcı bir şekilde, Trident gibi balistik füzeler uçuş sırasında hala astro-navigasyon kullanıyor. Yıldızlardan gelen düzeltmeleri kullanarak, Dünya'daki bir konumu yaklaşık bin metreye kadar saptamak mümkündür.

 

Yön bulmak için çok sayıda hızlı hareket eden nesneye sahip olmak, Skymark'ın yavaş hareket eden yıldızlarla mümkün olandan daha fazla doğruluk elde edebileceği anlamına gelir.

Ancak ABD şirketi Draper Laboratory, uyduları, Uluslararası Uzay İstasyonunu ve yıldızlarla birlikte Dünya yörüngesindeki diğer nesneleri izlemek için küçük, otomatik bir teleskop kullanan Skymark olarak bilinen yeni nesil bir göksel navigasyon geliştirdi.

 

Yön bulmak için çok sayıda hızlı hareket eden nesneye sahip olmak, Skymark'ın yavaş hareket eden yıldızlarla mümkün olandan daha fazla doğruluk elde edebileceği anlamına gelir. Skymark, hem çalışan uydular hem de uzay çöpleri gibi görünür uydulardan oluşan bir veri tabanı kullanır ve 15m (49ft) doğruluk iddiasına sahiptir, bu da onu neredeyse GPS kadar iyi yapar. Draper'da gelişmiş konum, navigasyon ve zamanlama enstrümantasyonu grup lideri Benjamin Lane, zaman zaman daha fazla doğruluk sağlayabilir, ancak bu, bu uydulardan kaçının aynı anda görülebildiğine bağlı olduğunu söylüyor.

 

"Kesinlikle göksel navigasyon için en iyi doğruluk birkaç metre içindedir" diyor. "Bir sınırlama, uydu referanslarının boyutudur."

 

Diğer bir dezavantajı, yalnızca gökyüzünün net bir görüntüsü ile çalışmasıdır. Pus ve hafif buluttan daha kolay geçebilen görünür ışık yerine kızılötesi ışığın kullanılması biraz yardımcı olur, ancak kuzey ve güney yarımkürenin kalın bulut ve gri gökyüzünün daha yaygın olduğu bölümlerinde, muhtemelen daha az kullanışlı olacaktır.

 

 

Belki de daha günlük bir seçenek, bir aracın konumunu hesaplamak için tam hızını ve yönünü hesaplamak için bir dizi ivmeölçer kullanan ataletsel navigasyon olabilir. Temel sürümler zaten yaygın olarak kullanılıyor.

 

Curry, "Arabanız bir tünele girdiğinde ve GPS sinyalini kaybettiğinizde, konumunuzu güncel tutan eylemsiz navigasyondur" diyor.

 

Ataletsel navigasyonla ilgili sorun "sapma"dır. Hatalar arttıkça hesaplanan konum zamanla daha az doğru olur, bu nedenle arabanızdaki atalet navigatörü yalnızca kısa GPS kesintileri için kullanışlıdır.

 

Sürüklenme, mevcut cihazlardan binlerce kat daha hassas kuantum sensörleri ile aşılabilir. Kuantum dünyasında atomlar ve parçacıklar hem madde hem de dalga gibi davranmaya başlar ve ivme bu davranışın özelliklerini değiştirir. Fransız şirketi iXBlue, GPS hassasiyetine rakip olacak bir cihaz inşa etmek için bu tekniği kullanıyor ve lazer uzmanları M Squared ile çalışan Imperial College London'dan bir ekip, 2018'de bir prototip taşınabilir kuantum ivmeölçer gösterdi.

 

ABD Ulaştırma Bakanlığı şimdi GPS için olası yedekleri seçmek için bir yarışma düzenliyor

Bu tür kuantum sensörleri hala laboratuvarlarla sınırlıdır ve kullanılabilir bir nihai üründen yıllarca uzaktadır.

 

Kameralı otomatik sistemlerin binalar ve kavşaklar gibi önemli noktaları kullandığı optik navigasyon, çok daha erken bir zamanda aramızda olabilir. Dijital Sahne Eşleştirme olarak bilinen erken bir versiyon, seyir füzeleri için geliştirildi.

 

ABD Hava Kuvvetleri için Scientific Systems tarafından geliştirilen ImageNav, uçaklar için modern bir optik navigasyon sistemidir. Gezinilen alanın bir arazi veri tabanına sahiptir ve konumunu belirlemek için video kameralardan gelen girdilerle eşleştirir. ImageNav bir dizi uçakta başarıyla test edildi, ancak kendi kendini süren araçlarda da kullanım bulabilir.

 

İsveçli Everdrone firması da yakın zamanda hastaneler arasında GPS kullanmadan ilk drone teslimatını gerçekleştirdi. Sistemleri, GPS benzeri bir hassasiyetle bir noktadan diğerine yolunu bulmak için optik akış (manzaranın aşağıdan geçme hızına göre hız ölçümü) ve dönüm noktası tanımlamasının bir kombinasyonunu kullanır. Tabii ki, bu yöntem, büyük olasılıkla çok fazla bellek ve sık güncelleme gerektiren, gezindiğiniz alanın eksiksiz ve doğru bir görüntü veritabanına sahip olmaya dayanır.

 

 

Birleşik Krallık, GPS'in dünyadaki bu türden ilk ulusal hizmet olan The National Timing Centre programı ile zamanlama senkronizasyon hizmetleri için bir yedekleme sistemi geliştiriyor. 2025'te faaliyete geçtiğinde, Birleşik Krallık genelinde dağıtılmış, güvenli yerlerde, kablo ve radyo hizmetleri aracılığıyla zamanlama sinyalleri sağlayan hassas atom saatleri setlerini içerecek. Buradaki fikir, uydu sinyalleri bozulursa, bir kaza, teknik aksaklık veya siber saldırı nedeniyle çökebilecek tek bir savunmasız merkez olmamasıdır.

 

Sonuç olarak, GPS gibi uydu navigasyon sistemlerinin gücünü tek bir sistem değiştiremez ve gemiler, uçaklar ve arabalar için farklı çözümlerden oluşan bir karışım ve uyum ile sonuçlanabilir. ABD Ulaştırma Bakanlığı şimdi GPS için olası yedekleri seçmek için bir yarışma düzenliyor. Ancak, yakında herhangi bir alternatifin bulunup bulunmayacağı konusu gerçek bir soru işareti.

 

Curry, "Artık sorun hakkında bir farkındalık var, ancak işler hala buzul hızında hareket ediyor" diyor.

 

Doğru navigasyona her zamankinden daha fazla bağımlı hale geliyoruz. Kendi kendine giden arabalar, teslimat droneları ve uçan taksilerin önümüzdeki on yıl içinde yollarımızda ve üzerinde görünmesi bekleniyor. Hepsi GPS'e bağlı olacak.

 

Curry'nin belirttiği gibi, güçlü bir sinyal bozucuya sahip biri, GPS'i doğru yerden Londra büyüklüğünde bir alanda devre dışı bırakabilir. Yeterli yedekleme sistemleri geliştirilmediği takdirde, gelecekte bütün şehirler bir düğme hareketiyle durma noktasına gelebilir.

 

-

Kaynak: https://www.bbc.com/future/article/20201002-would-the-world-cope-without-gps-satellite-navigation