ระบบนำทางผ่านดาวเทียม Transit

ระบบ Transit หรือที่รู้จักในชื่อ NAVSAT หรือ NNSS (Navy Navigation Satellite System) คือระบบนำทางผ่านดาวเทียมระบบแรกของโลกที่ถูกนำมาใช้งานจริง พัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของกองทัพเรือสหรัฐฯ ในการระบุตำแหน่งที่แม่นยำของเรือดำน้ำพลังงานนิวเคลียร์ชั้น Polaris ซึ่งบรรทุกขีปนาวุธนำวิถีข้ามทวีป เพื่อให้สามารถยิงขีปนาวุธได้อย่างแม่นยำ

นอกเหนือจากภารกิจหลักในเรือดำน้ำแล้ว ระบบ Transit ยังถูกนำไปใช้กับเรือผิวน้ำของกองทัพเรือ การสำรวจทางอุทกศาสตร์ และการสำรวจทางจีโอเดติก (Geodetic Surveying) โดยเริ่มให้บริการนำทางอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี ค.ศ. 1964 และต่อมาได้เปิดให้พลเรือนใช้งานในบางส่วน

ประวัติและการพัฒนา

ระบบ Transit ได้รับการสนับสนุนจากกองทัพเรือสหรัฐฯ และพัฒนาโดยความร่วมมือระหว่างหน่วยงานโครงการวิจัยขั้นสูง (ARPA) และห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์แห่งมหาวิทยาลัยจอนส์ฮอปกินส์ (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory - APL) ภายใต้การนำของ ดร. ริชาร์ด เคิร์ชเนอร์ (Dr. Richard Kershner)

จุดเริ่มต้นจาก Sputnik

แนวคิดของระบบนี้เกิดขึ้นหลังจากสหภาพโซเวียตส่งดาวเทียม Sputnik 1 ขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม ค.ศ. 1957 นักฟิสิกส์สองคนจาก APL คือ วิลเลียม กีเยอร์ (William Guier) และ จอร์จ ไวฟเฟนบัค (George Weiffenbach) พบว่าพวกเขาสามารถระบุวงโคจรของ Sputnik ได้โดยการวิเคราะห์ ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ (Doppler shift) ของสัญญาณวิทยุที่ส่งมาจากดาวเทียมในขณะที่เคลื่อนที่ผ่าน

ต่อมาในเดือนมีนาคม ค.ศ. 1958 แฟรงก์ แมคคลูร์ (Frank McClure) ประธานศูนย์วิจัยของ APL ได้เสนอแนวคิดว่า หากทราบตำแหน่งและวงโคจรของดาวเทียมที่แน่นอน เราจะสามารถใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์เพื่อระบุตำแหน่งของเครื่องรับสัญญาณบนพื้นโลกได้ ซึ่งกลายเป็นรากฐานสำคัญของระบบ Transit

การทดสอบและการใช้งานจริง

• Transit 1A: ส่งขึ้นสู่อวกาศในเดือนกันยายน ค.ศ. 1959 แต่ล้มเหลวในการเข้าสู่วงโคจร
• Transit 1B: ส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 13 เมษายน ค.ศ. 1960 โดยจรวด Thor-Ablestar และประสบความสำเร็จในการทดสอบครั้งแรก
• การเข้าประจำการ: ระบบเริ่มเข้าสู่การใช้งานของกองทัพเรือในปี ค.ศ. 1964 และมีกลุ่มดาวเทียมที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์จำนวน 36 ดวงในปี ค.ศ. 1968

ในการส่งดาวเทียมรุ่นต่อมา ได้มีการเลือกใช้จรวด Chance Vought/LTV Scout เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายต่อปอนด์ต่ำที่สุด แม้ว่าจะมีข้อจำกัดด้านน้ำหนักบรรทุก (ประมาณ 120 ปอนด์) และแรงสั่นสะเทือนสูงจากเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ทำให้ทีมวิศวกรต้องออกแบบดาวเทียมให้มีขนาดเล็กลงและมีความทนทานมากขึ้น

การประยุกต์ใช้และผลกระทบ

ระบบ Transit ไม่ได้ถูกจำกัดอยู่เพียงการทหารเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในด้านวิทยาศาสตร์และการสำรวจ:

• การสำรวจทางภูมิศาสตร์: นักสำรวจใช้ Transit ในการระบุตำแหน่งจุดอ้างอิงที่ห่างไกล โดยการหาค่าเฉลี่ยจากการระบุตำแหน่งหลายครั้ง ทำให้ได้ความแม่นยำในระดับต่ำกว่าหนึ่งเมตร ซึ่งรวมถึงการใช้ปรับปรุงค่าความสูงของยอดเขาเอเวอเรสต์ในช่วงปลายทศวรรษ 1980
• การเดินเรือ: เรือรบ เรือสินค้า และเรือส่วนตัวจำนวนมากใช้งานระบบนี้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1967 ถึง 1991
• การแข่งขันทางเทคโนโลยี: สหภาพโซเวียตได้พัฒนาระบบนำทางของตนเอง เช่น Parus (ทหาร) และ Tsikada (พลเรือน) ซึ่งต่อมาถูกแทนที่ด้วย GLONASS

การสิ้นสุดและการเปลี่ยนผ่านสู่ GPS

ระบบ Transit เริ่มล้าสมัยเมื่อมีการพัฒนา ระบบระบุตำแหน่งบนพื้นโลก (GPS) ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าในหลายด้าน:

• ความต่อเนื่อง: Transit ให้ข้อมูลตำแหน่งได้เพียงทุกๆ หนึ่งชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ในขณะที่ GPS ให้ข้อมูลได้ต่อเนื่องตลอดเวลา
• ความเร็วในการระบุตำแหน่ง: GPS สามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมหลายดวงพร้อมกันเพื่อระบุตำแหน่งได้ทันที ในขณะที่ Transit ต้องรอให้ดาวเทียมเคลื่อนที่ผ่านเหนือศีรษะเพื่อวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของความถี่ (Doppler shift)

ระบบ Transit ยุติการให้บริการนำทางในปี ค.ศ. 1996 อย่างไรก็ตาม ดาวเทียมที่ยังเหลืออยู่ถูกนำไปใช้ในระบบตรวจสอบชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ของกองทัพเรือ (Navy Ionospheric Monitoring System - NIMS)