گلوناس چیست و چگونه کار می‌کند؟

سامانه گلوناس (GLONASS)

گلوناس (GLONASS) نوعی سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) است که برای ناوبری هوایی، دریایی و زمینی، سنجش سرعت، زمان‌سنجی و موقعیت‌یابی سه‌بعدی در تمام شرایط آب‌وهوایی روی سطح زمین یا در فضای نزدیک به زمین به‌کار می‌رود. سامانه گلوناس طی دهه 1970 در شوروی و برای رقابت با جی‌پی‌اس طراحی و راه‌اندازی شد و در حال حاضر توسط روسیه به‌کار گرفته می‌شود. اولین ماهواره گلوناس در سال 1982 به فضا پرتاب شد و در حال حاضر 24 ماهواره گلوناس در مدار خود مشغول کارند. مجموعه فلکی ماهواره‌های گلوناس در سال 1995 کامل شد و این سامانه از سال 2010 تمام خاک روسیه را پوشش داد. در ادامه، با جزییات بیشتری توضیح داده می‌شود که گلوناس (GLONASS) چیست و چگونه کار می‌کند و چه کاربردی دارد.

مطلب مرتبط: ماهواره مخابراتی چیست و ماهواره‌های مخابراتی چگونه کار می‌کنند؟

گلوناس (GLONASS مخفف Global Navigation Satellite System) به‌معنی سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی است. بیدو (BeiDou)، گلوناس (GLONASS) و جی‌پی‌اس (GPS) از جمله سامانه‌های ماهواره‌ای فعلی برای ناوبری هستند.

سامانه گلوناس چگونه کار می‌کند

گلوناس نیز مانند هر سامانه ماهواره‌ای ناوبری دیگری سه جزء اصلی دارد که چنین هستند: بخش فضا، بخش راه‌بری و بخش کاربر.

اجزای اصلی گلوناس (GLONASS) چیست

همانطور که گفته شد، سامانه ناوبری ماهواره‌ای گلوناس از سه جزء اصلی تشکیل شده است که چنین هستند:

• بخش فضا (space segment): صورت فلکی ماهواره‌های گلوناس
• قسمت راه‌بری (control segment): تاسیسات کنترلی در زمین
• بخش کاربر (user segment): تجهیزات کاربر

مجموعه ماهواره‌ها در سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی را اصطلاحا صورت فلکی ماهواره‌ای (constellation satellites) می‌نامند. صورت فلکی گلوناس از 24 ماهواره تشکیل شده است که در سه صفحه مداری مجزا جای دارند. این ماهواره‌ها در مدارهای دوار به‌طول 19,100 کیلومتر و با شیب 64.8 درجه نسبت به استوا در گردش هستند. هر ماهواره هر 11 ساعت و 15 دقیقه و 44 ثانیه یک‌بار مدار گردش خود را کامل می‌کند. دوره زمانی گردش هر ماهواره به‌گونه‌ای تنظیم شده است که برخلاف سامانه جی‌پی‌اس طی دوران فعالیت خود به پالس‌های اصلاح‌کننده نیازی نداشته باشد. فاصله ماهواره‌ها از هم سبب می‌شود تا سطح زمین و فضای نزدیک زمین پیوسته تحت پوشش ماهواره‌های گلوناس باشد. هر صفحه مداری دارای 8 ماهواره و فاصله آن‌ها با هم برابر است.

تاسیسات کنترلی گلوناس از مرکز کنترل سامانه و شبکه فرمان و ایستگاه‌های ردیابی تشکیل شده است که در خاک روسیه جای دارند. بخش راه‌بری یا کنترل، وظیفه پایش وضعیت مجموعه ماهواره‌های گلوناس، تحصیح پارامترهای گردش ماهواره‌ها و بارگذاری داده‌های ناوبری را عهده‌دار است.

بخش کاربری نیز از فرستنده‌ها و پردازنده‌های تشکیل شده است که علائم یا اصطلاحا سیگنال‌های ناوبری گلوناس را دریافت و پردازش می‌کنند تا کاربر بتواند مختصات، سرعت و زمان را طبق آن محاسبه کند.

مطلب مرتبط: سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) چیست و چگونه کار می‌کند؟

کاربرد گلوناس چیست

گلوناس برای ناوبری هوایی، دریایی و زمینی، سنجش سرعت، زمان‌سنجی و موقعیت‌یابی سه‌بعدی در تمام شرایط آب‌وهوایی روی سطح زمین یا در فضای نزدیک به زمین به‌کار می‌رود.

تاریخچه شکل‌گیری سامانه گلوناس

ایده استفاده از ماهواره‌ برای ناوبری و موقعیت‌یابی در سال 1975 و هنگامی مطرح شد که کارشناسان علوم فضایی کاربرد احتمالی فناوری‌های رادیو-نجومی در ناوبری هوافضایی را بررسی می‌کردند. آن زمان تعدادی از موسسات شوروی تحقیقاتی را در دست انجام داشتند که هدفش افزایش دقت ناوبری، پشتیبانی فراگیر، کاربردهای روزمره و به‌کارگیری ناوبری ماهواره‌ای در تمام شرایط آب‌وهوایی بود. نتایج این پژوهش در سال 1963 در قالب پروژه‌ای تحقیقاتی و سامانه‌‌ای موسوم به تیسکادا پیاده‌سازی شد.

ماهواره‌های تیسکادا در مدار پایین زمین (LEO) جای داشتند. در سال 1967 اولین ماهواره ناوبری شوروی، Kosmos-192، به فضا پرتاب شد که طی دوران فعالیت خود پیوسته با فرکانس 150 مگاهرتز و 400 مگاهرتز سیگنال‌های ناوبری رادیویی به زمین می‌فرستاد. سامانه تیسکادا از چهار ماهواره تشکیل شده بود که در سال 1979 در ارتفاع 1000 کیلومتری از سطح زمین با شیب 83 درجه و فاصله گردشی برابر نسبت به استوا در مدارهای دوارشان جای گرفتند.

در 1982 نخستین ماهواره گلوناس به فضا پرتاب شد و سپس به مرور، جایگزین تیسکادا شد. گلوناس در 1993 کاملا عملیاتی شد. پس از مدتی کارایی گلوناس رو به کاهش نهاد تا این‌که روسیه تصمیم گرفت این سامانه را با دست‌کم 18 ماهواره فعال به‌روز کند و در حال حاضر گلوناس 24 ماهواره دارد. این سامانه از زمان آغاز به‌کار خود تا به‌حال بارها رو به تکامل نهاده است.

وقتی گیرنده گلوناس (مثلا در گوشی همراه) می‌خواهد موقعیت مکانی فرد در زمین را نشان دهد، داده‌های دست‌کم چهار ماهواره را دریافت می‌کند تا موقعیت فرد در فضای سه‌بعدی را محاسبه و آن را با زمان سیستمی هماهنگ کند.

سیگنال‌های ماهواره گلوناس هویت ماهواره و نیز مواردی مثل اطلاعات موقعیت‌یابی، سرعت و شتاب جهت محاسبه محل فعلی ماهواره و اطلاعات مربوط به وضعیت سلامت ماهواره را مشخص می‌کند.

بسامد سیگنال‌ ماهواره‌های گلوناس

بسامدها یا فرکانسهای مورد پشتیبانی ماهواره‌های گلوناس چنین هستند:

• L1 (بسامد 1598.0625 تا 1605.375 مگاهرتز)
• L2 (بسامد 1242.9375 تا 1248.625 مگاهرتز)
• L3 (بسامد 1202.025 مگاهرتز)

مطلب مرتبط: تلسکوپ جیمز وب چیست و کجاست و چگونه کار می‌کند؟

جدول ویژگی‌های گلوناس و نسخه‌های آن

عنوان مطلب، گلوناس (GLONASS) چیست