Przez stulecia ludzkość opracowywała techniki i konstruowała narzędzia umożliwiające nawigację. Początkowo patrzyliśmy w niebo na położenie gwiazd, Słońca i Księżyca. Na pewnym etapie to wystarczało. Jednak z czasem, gdy zapragnęliśmy podróżować daleko poza horyzont, konieczne było opracowanie bardziej wyrafinowanych metod i narzędzi. Wtedy zaczęły pojawiać się pierwsze mapy, kompasy oraz sekstanty. XX wiek postawił przed nami kolejne wyzwania, które zaowocowały zaprojektowaniem radiowych systemów nawigacji, np. amerykański system LORAN, który wykorzystywał sieć radiolatarni.
Idea powstania systemu GPS
Pomysł zaprojektowania radiowego systemu nawigacji satelitarnej zrodziła się w rok 1957, kiedy to grupa naukowców z John Hopkins University w Baltimore pod kierunkiem dr. Richarda B. Kershner’a próbowała monitorować sygnał radiowy nadawany przez radzieckiego satelitę Sputnik 1 (chciano rozkodować jej sygnały telemetryczne). Naukowcy odkryli, że Sputnik 1 nie emituje żadnych sygnałów telemetrycznych, a aktualny przelot satelity można wyliczyć wykorzystując efekt Dopplera. Rok 1957 jest bardzo ważny w historii systemów pozycjonowania satelitarnego. Wnioski naukowców z John Hopkins University pokazały, iż można wykorzystać sztuczne satelity do lokalizowania pozycji.
Zanim pojawił się GPS
Pierwszym globalnie dostępnym systemem pozycjonowania satelitarnego był amerykański TRANSIT (NAVSAT, NNSS). Prace nad nim trwały w latach 1958 – 1962 (zdolność operacyjna w 1964 roku). System ten tworzony był z myślą o Marynarce Wojennej Stanów Zjednoczonych, jednak w 1967 roku udostępniono go także cywilom. TRANSIT do wyznaczania pozycji wykorzystywał efekt Dopplera, co wydłużało czas pomiaru pozycji do kilkunastu minut. W efekcie czego ilość potencjalnych zastosowań była bardzo ograniczona (żegluga, geodezja, hydrografia). Satelity tego systemu umieszczone były na niskich orbitach (1 100 km na Ziemią) i emitowały sygnał na dwóch falach nośnych o częstotliwości 150 oraz 400 MHz .
W 1968 roku podjęto prace nad kolejnymi systemami pozycjonowania satelitarnego. Był to program TIMATION przeznaczony dla Marynarki Wojennej oraz program 621 B dla Wojsko Powietrznych Stanów Zjednoczonych.
Chronologia prac nad nawigacją GPS
Następne etapy prac nad amerykańskimi systemami pozycjonowania satelitarnego łączą się już z systemem GPS.
| 1973 | Podjęcie decyzji o zaprojektowaniu satelitarnego systemu pozycjonowania w oparciu o doświadczenia jakie zebrano przy projektowaniu systemów TRANSIT, TIMATION oraz 621 B . Nowo powstały system miał być wykorzystywany przez wszystkie rodzaje sił zbrojnych Stanów Zjednoczonych |
| 1974 - 1979 | Testy systemu |
| 1977 | Wykonano pierwsze próby odbiorników. Testy wykonano zanim satelity zostały umieszczone na orbitach. Sygnał satelitów imitowały przekaźniki rozmieszczone na powierzchni Ziemi, tzw. pseudosatelity |
| 1978 - 1985 | Umieszczono na orbicie 11 satelitów bloku I |
| 1980 | Wystrzelono pierwszą satelitę, który posiadał czujniki rejestrujące wybuchy atomowe - system NUDET (Nuclear Detection) |
| 1980 - 1982 | Ze względu na problemy finansowe istniała groźba porzucenia projektu budowy systemu GPS |
| 1 wrzesień 1983 | Samolot koreańskich linii lotniczych zboczył z kursu i znalazł się nad terytorium ZSRR. Radziecki pilot myśliwca zestrzelił samolot. Po tym wydarzeniu USA zdecydowało się udostępnić system GPS również dla zastosowań cywilnych |
| 1989 - 1990 | Wystrzelono 9 satelitów bloku II |
| 1990 - 1991 | Czasowe wyłączenie mechanizmu Selective Availability (mechanizmu zmniejszającego precyzję cywilnych odbiorników do około 100 m) na czas wojny w Zatoce Perskiej. 1 lipca 1991 roku mechanizm ten został włączony ponownie. |
| 1990 - 1997 | Wystrzelono 19 satelitów bloku IIA (obecnie żaden z tych satelitów nie jest sprawny) |
| 17 lipiec 1995 | Osiągnięto pełną operatywność |
| 1997 - 2004 | Wystrzelono 12 satelitów bloku IIR (obecnie wszystkie satelity tego bloku są sprawne) |
| 1 maj 2000 | Nastąpiło definitywne wyłączenie mechanizmu Selective Availability |
| 2005 - 2009 | Wystrzelono 8 satelitów bloku IIR-M (obecnie 7 satelitów jest sprawna i przebywa na orbicie) |
| 2010 - 2016 | Na orbicie umieszczono 12 satelitów bloku IIF (wszystkie są sprawne) |
Co dalej z systemem GPS?
Technologia ta ciągle ewoluuje. Na orbitę okołoziemską wysyłane są coraz to nowsze satelity o coraz to lepszych charakterystykach, np. ostatni blok IIF dysponuje nowymi częstotliwościami - L5 (Safety of Life) oraz M-code (dla wojska). Z pewnością to nie koniec. Wkrótce zostaną wystrzelone kolejne satelity. W kolejce czekają bloki IIIA (od 2017 roku), IIIB oraz IIIC. Jak widać GPS ma bardzo bogatą historię, ale również ciekawą przyszłość.
Komentarze