Mengapa GPS Percuma? – 10 Fakta Menarik Mengenai Sistem GPS
Effi Saharudin
Jika anda ingin ke destinasi yang tidak pernah dilawati, menjadi kebiasaan sekarang untuk menggunakan aplikasi navigasi seperti Google Maps dan Waze. Aplikasi-aplikasi ini menggunakan sistem Global Positioning System yang memberikan ketepatan lokasi kenderaan anda sepanjang masa. Pada 27 April yang baru berlalu, GPS telah menyambut ulang tahunnya yang ke suku abad.
Ia kini menjadi benda yang wajib disokong pada telefon pintar sehingga kita lupa pernah suatu ketika ia hanya boleh digunakan oleh pihak tentera. Di dalam artikel ini kami ingin mengetengahkan beberapa fakta menarik yang mungkin tidak akan ketahui mengenai sistem GPS yang anda gunakan secara percuma sekarang.
1.Semua Bermula Kerana Sputnik
Sputnik ialah satelit buatan manusia pertama yang mengelilingi bumi. Apabila dilancarkan pada tahun 1957 ia menimbulkan kerisauan kepada Amerika Syarikat kerana ia menandakan Kesatuan Soviet turut mampu melancarkan senjata nuklear antara benua. William Guier dan George Weiffenbach dua ahli fizik dari Johns Hopkins University menyedari kedudukan Sputnik di angkasa boleh dijejak menerusi kekuatan isyarat frekuensi radio yang dipancarkan.
Dengan memantau isyarat radio ini kedudukan Sputnik boleh dijejak dengan tepat oleh mereka yang berada di permukaan bumi. Berdasarkan teori yang sama, kedudukan individu di permukaan bumi juga boleh dijejak oleh satelit di angkasa. Penemuan Guier dan Weiffenbach menjadi batu asas kepada sistem GPS yang digunakan sekarang.
2. Dibangunkan Kerana Keperluan Pelancaran Senjata Nuklear
Sistem GPS beroperasi sepenuhnya pada 27 April 1995 tetapi satelit pertama dilancarkan pada 22 Februari 1978. Masa yang lama diperlukan untuk melancarkan kesemua 27 satelit ke orbit kerana kos pembangunan serta pelancaran yang tinggi. Dari 27 satelit ini hanya 24 diperlukan untuk sistem beroperasi dengan tiga adalah satelit sandaran yang boleh menggantikan kedudukan satelit yang rosak. Untuk mendapatkan lokasi yang tepat, penerima isyarat pada peranti perlu berhubung dengan empat satelit yang mengorbit bumi.
Pemangkin kepada pembangunan GPS seperti yang juga berlaku ke atas Internet ialah keperluan ketenteraan. Ketika Perang Dingin di antara negara blok barat dan Kesatuan Soviet, seringkali terdapat ancaman perang akan berlaku bila-bila masa. Bagi memastikan serangan balas boleh dilakukan jika musuh melancarkan misil nuklear antara benua mereka terlebih dahulu, Amerika membangunkan platform pelancaran mudah alih di darat, udara dan laut.
Sebelum misil nuklear antara benua ini boleh dilancarkan, ia memerlukan kedudukannya yang tepat di permukaan bumi terlebih dahulu. Di sini idea membangunkan sistem menjejak kedudukan berdasarkan satelit mula berputik. Penemuan Guier dan Weiffenbach pada tahun 1957 dikembangkan untuk membangunkan sistem satelit menjejak kedudukan awal yang diberi nama Transit (juga dikenali sebagai NAVSAT) pada tahun 1959.
3. Kelemahan Transit Memacu Pembangunan GPS
Sistem Transit mempunyai rangkaian lima satelit yang mengelilingi bumi setiap sejam. Jadi tingkap terbuka untuk menghubungi satelit dari sebuah kapal selam adalah terhad. Tambahan lagi selepas satelit dihubungi, isyarat radio yang dipancarkan perlu dijejak selama 15 minit bagi mendapat koordinat kedudukan yang tepat,
Proses perkiraan yang kompleks ini dilakukan oleh komputer. Setiap komputer adalah seberat 250 kilogram dengan rekaan kedap air. Menerusi Transit, kedudukan kapal selam di permukaan bumi boleh diketahui dengan ralat dalam lingkungan 200 meter. Apabila melancarkan senjata nuklear dengan diameter ledakan 900 meter, ralat yang agak besar ini tidak dianggap mendatangkan masalah.
Tetapi masa yang diambil untuk mendapatkan koordinat mendatangkan masalah kepada pihak tentera. Jika Amerika Syarikat musnah diserang senjata nuklear, serangan balas dari kapal selam dengan misil Polaris hanya boleh dilakukan selepas sejam. Oleh itu sistem yang lebih pantas dan tepat diperlukan.
4. DNSS – NAVSTAR – GPS
Pada tahun 1973 program Defense Navigation Satellite System (DNSS) ditubuhkan bagi membangunkan sistem navigasi satelit yang lebih baik untuk tujuan ketenteraan. Ia kemudian diberi nama baharu NAVSTAR (Navigation System Timing And Ranging) sesuai dengan statusnya sebagai pengganti Transit (NAVSAT). Bagi mendapatkan bacaan kedudukan yang lebih tepat dan pantas, penggunaan rangkaian 24 satelit disarankan pada fasa awal. Pelbagai versi satelit dilancarkan ke orbit dengan peningkatan kemampuan berbanding versi terdahulu.
Sejak 1978, sebanyak tujuh generasi satelit NAVSAT telah dilancarkan. Generasi awal perlu ditukar setiap 10 tahun. NAVSAT generasi ketiga yang digunakan sekarang hanya perlu diganti setiap 15 tahun. Kesemua NAVSAT dihasilkan oleh Lockheed Martin. Antara penambahbaikan yang dilakukan pada generasi ketiga ialah kemampuan memberikan bacaan lebih tepat, isyarat yang lebih sukar dihalang oleh pihak musuh dan tempoh operasi lebih lama. Sejak dari awal NAVSAT direka untuk kegunaan ketenteraan tetapi ini semua berubah pada tahun 1983.
5. Ia Ditawarkan Percuma Kerana Insiden Yang Melibatkan Kematian Rakyat Malaysia
Pada 1 September 1983, pesawat Korean Airlines 007 (KAL 007) dalam perjalanan dari New York ke Seoul telah ditembak jatuh oleh pesawat pejuang Soviet berhampiran Semenanjung Kamchatka. Pesawat Boeing 747 ini ditembak kerana didakwa menceroboh ruang udara terlarang Kesatuan Soviet yang kerap digunakan untuk ujian peluru berpandu.
KAL 007 terpesong masuk ke dalam ruang udara Soviet secara tidak sengaja kerana sistem navigasi radio VOR yang digunakan pada waktu tersebut mengalami gangguan akibat interferens dan keadaan atmosfera. Sebanyak 269 nyawa terkorban selepas pesawat terhempas ke permukaan laut. Antaranya ialah Siow Woon Kwang (23) seorang jurutera elektrik rakyat Malaysia yang berasal dari Muar Johor.
Mangsa paling berprofil tingi ialah ahli kongres Amerika Syarikat Larry McDonald. Akibat insiden berdarah ini Presiden Ronald Reagan memberikan kebenaran untuk sistem NAVSTAR-GPS digunakan oleh orang awam secara percuma sebaik sahaja ia boleh beroperasi. Ini adalah bagi mengelakkan insiden KAL 007 dari berulang di masa hadapan.
Tindakan Presiden Reagan agak mengejutkan kerana setakat itu, Amerika Syarikat telah membelanjakan $5 bilion (nilai pada tahun 2020 $13.9 bilion) untuk projek DNSS. Jadi jika anda pernah terfikir mengapa GPS dapat digunakan percuma? Inilah jawapannya.
6. GPS Kegunaan Awam Pertama Dipasarkan Untuk Kaki Pancing
Walaupun Presiden Reagan mengumumkan penggunaan GPS percuma kepada orang awam pada tahun 1983, sistem GPS mudah alih pertama hanya dipasarkan pada tahun 1989. Magellan Nav 1000 dipasarkan pada Mei 1989 pada harga $3000 sebuah. Dengan saiz 8.75 x 3.5 x 2.25-inci dan seberat 700 gram, ia mungkin dianggap terlalu besar untuk tahun 2020 tetapi adalah GPS paling mudah alih pernah dihasilkan pada waktu tersebut.
Ia dilengkapi sebuah skrin LCD monokrom dan memerlukan hanya enam bateri AA untuk beroperasi. Ia dipasarkan khusus untuk kegunaan kaki pancing yang ingin mengetahui kedudukan tepat mereka di lautan yang luas. Kerana direka untuk kegunaan maritim, NAV 1000 mempunyai rekaan tahan lasak, kalis air dan boleh terapung.
Nav 1000 adalah mengambil masa sehingga 2 minit untuk mendapatkan bacaan lokasi dengan ketepatan sekitar 300 meter. Bacaan yang diberikan tidak jitu kerana kekangan Selected Availability tentera Amerika Syarikat. Hanya pihak tentera boleh mendapatkan bacaan yang lebih jitu pada waktu ini.
7. Perang Teluk 1990 Menunjukkan Kemampuan Sebenar GPS
Perang Teluk 1990 menjadi medan ujian skala besar pertama sistem NAVSTAR GPS oleh pihak tentera. Tentera Amerika Syarikat dan sekutunya menggunakan 8000 alat GPS mudah alih untuk membebaskan Kuwait dari pencerobohan Iraq Antara yang digunakan ialah 1000 unit Magellan Nav 1000 yang diubahsuai untuk kegunaan tentera. Tanpa kekangan Selected Availability, alat navigasi yang digunakan tentera berikat mempunyai ralat bacaan sehingga 15 meter.
Pada waktu ini, NAVTSAR GPS sekadar mempunyai 19 satelit di angkasa lepas yang memberikan liputan perkhidmatan selama 20 jam sehari. Sejak hari pertama serangan ke atas Iraq dilakukan, keberkesanan GPS dapat dilihat serta merta. Tentera berikat dapat menyerang tentera Iraq dari arah padang pasir yang sebelum yang dianggap mustahil untuk dilalui.
Ribut pasir yang kerap sehingga memendekkan jarak pemandangan menyebabkan askar Iraq sendiri tidak berani menyeberangi padang pasir. Dengan GPS ini bukan lagi masalah. Proses menyelamat juruterbang yang ditembak jatuh dan anggota yang cedera turut menjadi lebih pantas kerana kedudukan tepat boleh diketahui bagi memberikan bantuan.
Kedudukan musuh dapat dibedil dengan tepat kerana kemampuan mendapatkan koordinat sebenar. Sungguhpun begitu jumlah unit GPS yang digunakan adalah terhad sehingga terdapat insiden alat GPS yang dipasang pada pesawat F-16, B-52 dan KC-135 menggunakan pita pelekat. Selepas tentera Saddam Hussein berjaya diusir dari Kuwait, GPS adalah antara teknologi yang dilihat sebagai antara faktor kejayaan utama tentera berikat.
8. GPS Lebih Tepat Kerana Bill Clinton
Bill Clinton adalah presiden Amerika Syarikat yang mungkin lebih terkenal kerana skandal seks Monica Lewinsky yang hampir menyebabkan beliau kehilangan jawatan. Tetapi beliau berjasa dalam memberikan ketepatan GPS yang lebih baik kepada semua dengan menarik kekangan Selected Availability pada 2 Mei 2000.
Sejurus selepas kekangan ditarik, ketepatan bacaan GPS serta merta meningkat sehingga 30 kali ganda. Pada waktu artikel ini ditulis ketepatan bacaan GPS pada telefon pintar ialah 4.9 meter dengan ralat bacaan pengguna (User Reading Error) GPS ialah 0.715 meter dengan purata masa diambil untuk bacaan diambil pula ialah 3 saat. Ini adalah jauh lebih panta berbanding sistem pra-GPS Transit (NAVSAT) yang mempunyai ralat bacaan kedudukan sebesar 200 meter dengan purata masa diambil untuk mendapatkan bacaan lokasi pula ialah 15 minit!
Tetapi mengapa kadang kala sukar untuk mendapatkan bacaan lokasi yang tepat dan pantas pada telefon pintar? Ia bergantung kepada kemampuan peranti itu sendiri, keadaan atmosfera, geometri satelit dan halangan isyarat. Isyarat yang dipancarkan satelit akan terpantul pada bangunan tinggi di bandar menyebabkan bacaan yang kurang tepat berlaku.
Untuk mendapatkan bacaan yang tepat, peranti perlu menghubungi empat satelit GPS. Jadi tidak mengejutkan adalah lebih mudah mendapatkan bacaan tepat di luar bandar berbanding di tengah-tengah metropolis.
9. Telefon Pertama Dengan GPS
Bagaimana pula dengan telefon mudah alih pertama dengan GPS? Mengejutkan ia tidak dikeluarkan oleh Ericsson, Motorola atau Nokia yang merupakan nama besar dunia selular. Sebaliknya telefon selular pertama dengan GPS ialah Benefon Esc! pada tahun 1999. Ia hadir dengan aplikasi navigasi terbina, kemampuan menjejak lokasi rakan yang menggunakan Esc! (seperti fungsi Find My Friends Apple) dan berkongsi laluan navigasi pilihan dengan pengguna yang lain. Kami pernah hidup pada tahun 1999 tidak pernah melihat telefon ini di dunia sebenar.
Memandangkan kita sedan bercakap tentang telefon mudah alih, Qualcomm mengumumkan cip pertama yang menyokong Assisted GPS (A-GPS) pada tahun 2004. AGPS menggabungkan sistem GPS dengan isyarat menara selular bagi mendapatkan bacaan GPS yang lebih tepat. Sekiranya isyarat GPS terhalang, lokasi yang tepat masih boleh diketahui dengan menggunakan isyarat dari menari selular. Ia dibangunkan bagi membolehkan anggota penyelamat mengetahui lokasi sebenar mereka yang melakukan panggilan kecemasan 911 di Amerika Syarikat.
10. Jika Ada GPS Mengapa Perlu GLONASS, BeiDou, Galileo Dan NavIC?
Soalan yang bagus. Jika anda tiba ke penghujung artikel ini anda pasti sudah mengetahui bahawa GPS dibangunkan untuk tentera Amerika Syarikat. Mereka mempunyai kemampuan menghalang sistem GPS dari berfungsi sekaligus melumpuhkan kemampuan mengetahui lokasi sekiranya digunakan oleh tentera musuh.
Kesatuan Soviet paling awal melancarkan sistem mereka sendiri iaitu GLONASS pada tahun 1976. Ini diikuti Beidou pada tahun 2000 oleh China, Galileo pada tahun 2003 oleh Kesatuan Eropah dan NavIC pada tahun 2013 oleh India.
Kesemuanya dilancarkan bagi memastikan sistem pengesan kedudukan menggunakan satelit boleh berfungsi tanpa sebarang pergantungan kepada negara luar. Galileo misalnya dibangunkan kerana Kesatuan Eropah tidak bersetuju dengan Selective Availability yang dikenakan oleh Amerika Syarikat.
Halangan pada sistem GPS telah menjadi plot kepada filem James Bond Tomorrow Never Dies. Di dalam filem ini sistem GPS yang digunakan kapal perang United Kingdom digodam menyebabkan ia memasuki perairan China sehingga hampir memulakan Perang Dunia Ketiga.
Baiklah ini sahaja 10 fakta menarik mengenai GPS sempena ulang tahun ia berfungsi secara menyeluruh. Dengan artikel ini kami berharap anda akan menyedari apa yang berlaku sehingga ia boleh digunakan secara percuma oleh semua dan mengapa terdapat beberapa sistem penjejak global wujud di dunia sekarang.