Küresel Konumlama Sistemi (İng: "Global Positioning System" veya kısaca "GPS"), gezegenimizde en yoğun kullanılan teknolojilerden biridir. Telefonunuzdan yol tarifi aldığınızda, konumunuzu bir arkadaşınızla paylaştığınızda, koşunuzu takip ettiğinizde veya eve yemek sipariş ettiğinizde büyük ihtimalle bu sisteme bel bağlıyorsunuz.
Ancak pek çok insanın farkında olmadığı şey, bu sistemin nasıl finanse edildiği veya daha doğrusu kim tarafından finanse edildiğidir. Aslında, dünyanın büyük bir bölümüne ücretsiz navigasyon hizmeti sağlayan bir uydu ağını sürdürmek için ABD'li vergi mükellefleri her yıl yaklaşık 2 milyar dolar harcıyor.
Peki ABD neden bu faturayı ödemeye devam ediyor? Bu sorunun cevabı Soğuk Savaş dönemindeki füze programlarını, Çin ve Rusya tarafından inşa edilen rakip uydu ağlarını ve nihayetinde GPS'in yerini tamamen alabilecek yeni nesil kuantum teknolojilerini içeriyor.
Küresel konumlama sistemi nasıl çalışıyor?
Temel bilgilerden başlayalım. Küresel Konumlama Sistemi, temelinde ABD Uzay Kuvvetleri tarafından işletilen en az 24 uydudan oluşan bir filodur. Dünya'nın yaklaşık 20.000 kilometre üzerinde yörüngede dönen bu uyduların her biri sürekli olarak aynı iki bilgiyi yayınlar: uydunun tam olarak nerede olduğu ve sinyalin gönderildiği kesin zaman.
Telefonunuz, araç navigasyonunuz veya koşu saatiniz sadece bu sinyalleri dinleyerek çalışır. Cihazınız, aynı anda birkaç uydunun ne kadar uzakta olduğunu ölçerek Dünya üzerinde tüm bu mesafelerle aynı anda eşleşen tek noktayı bulur. Bu işleme üçkestirim (İng: "trilateration") adı verilir.
Şu anda dünya çapında kullanımda olan 6 milyardan fazla GPS özellikli cihaz bulunuyor. 2030'ların başlarına kadar bu sayının tahminen 10 milyara veya yaşayan her insan için neredeyse bir cihaza ulaşması bekleniyor. Sadece ABD'de her gün 900 milyondan fazla alıcı kullanılıyor.
Sistemin kökeni
GPS, başlangıçta Soğuk Savaş sırasında ABD ordusu tarafından geliştirilmiştir.
ABD; birliklerine, uçaklarına ve savaş gemilerine Dünya'nın neresinde olduklarını tam olarak söyleyebilecek bir navigasyon sistemi istiyordu. Aynı derecede önemli bir başka gereksinim de denizaltı tabanlı nükleer füzelerinin kesin fırlatma konumunu bilmekti. Uzaktaki bir hedefi tam isabetle vurmak, öncelikle füzeyi tam olarak nereden ateşlediğinizi bilmek anlamına gelir.
Bu ihtiyaçların sonucunda GPS doğdu. ABD ordusuna küresel çapta güçlerini yönlendirme ve koordine etme konusunda daha önce benzeri görülmemiş bir yetenek kazandıran bu sistem, rakiplerine karşı da büyük bir stratejik avantaj sağladı.
Peki düşmanlar basitçe bu sinyalleri dinleyemez miydi? Bir bakıma evet. GPS sinyalleri açıkça yayınlanır ve alıcısı olan herkesin üzerine yağar. Ancak ABD oldukça zekice bir hamleyle sinyalin iki farklı versiyonunu yayınladı. Kesin sinyal şifrelenmişti; böylece sadece Amerikan kuvvetleri ve müttefikleri sistemin tam doğruluğuna erişebiliyordu.
Geri kalan herkes ise kasıtlı olarak kalitesi düşürülmüş ikinci bir açık sinyalle yetinmek zorunda kaldı. Seçici erişilebilirlik olarak bilinen bu özellik nedeniyle sivil konumlar yaklaşık 100 metre kadar sapma gösteriyordu.
Tüm bunlar, dönemin ABD başkanı Bill Clinton'ın Mayıs 2000'de seçici erişilebilirliğin kapatılması talimatını vermesiyle değişti. Bu kararla birlikte her sivil alıcının doğruluğu anında on kat arttı. Yapılan bu değişiklik kısa sürede kalıcı hale getirildi ve üretilen en yeni uydulara bu özellik hiç eklenmedi.
Yine de ordu üstünlüğünü kaybetmedi. Sinyali dünya çapında bulanıklaştırmak yerine, artık herkes etkilenmeden yoluna devam ederken sadece belirli bir çatışma bölgesinde GPS'i devre dışı bırakabiliyorlar.
ABD neden GPS'i finanse etmeye devam ediyor
Günümüzde ABD hükümeti GPS'i finanse etmeye devam ediyor, çünkü sistem askeri operasyonlar, ulusal güvenlik ve havacılık için vazgeçilmez önemini koruyor. Geçmiş yönetimlerin, ABD dışındaki ülkelere fayda sağlayan hizmetleri finanse etme konusundaki isteksizliklerine rağmen GPS'in kalıcı olduğu görülüyor.
Bunun nedenini anlamak zor değil. GPS'in 1983'ten bu yana tarımdan madenciliğe ve deniz taşımacılığına kadar on farklı sektörde ABD'ye 1,4 trilyon dolardan fazla ekonomik büyüme sağladığı düşünülüyor. İşin aslı, bu değerin yaklaşık 90'ı sadece 2010 yılından bu yana sağlandı. Akıllı telefonlardaki patlama ve ücretsiz sinyal üzerine inşa edilen navigasyon, araç çağırma ve yemek teslimatı gibi konum tabanlı hizmetler bu ekonomik büyümenin itici gücü oldu.
Ancak GPS'in sağladığı en değerli şey aslında konum değil, zamandır. Her uydu atomik saatler taşır ve bu son derece hassas zamanlama sinyali, çoğumuzun hiç düşünmediği sistemlerin temelini oluşturur. Cep telefonu ağlarını senkronize eder, finansal pazarlardan akan milyarlarca işleme zaman damgası vurur ve elektrik şebekelerini dengede tutar.
Tüm bunlar, GPS'in kaybedilmesinin feci sonuçlar doğuracağı anlamına geliyor. Kuzey Karolina'daki Uluslararası Araştırma Enstitüsü (RTI) tarafından yapılan araştırmalar, GPS'in kaybedilmesinin ABD'ye günde 1 milyar dolara mal olacağını, en kötü zamanlamada ise bu zararın çok daha artacağını gösteriyor. Çiftçilerin traktörlerini yönlendirmek için santimetre hassasiyetindeki GPS'e güvendiği ilkbahar ekim mevsiminde yaşanacak 30 günlük bir kesinti, tek başına tarımsal kayıpları 15 milyar dolara kadar çıkarabilir.
Araştırmacılar bu durumu raporlarında şu sözlerle ifade ediyorlar:
Böylesine uzun süreli bir kesinti pek olası olmayabilir. Ancak bulgularımıza göre, günlük 1 milyar dolarlık ekonomik kayıp, yedek GPS sistemleri inşa etmenin maliyetinden çok daha fazladır.
Bu bağlamda, ABD'nin uydu sistemini yükseltmek için 8 milyar doların üzerinde devasa meblağlar harcamış olması şaşırtıcı değildir.
New Haven Üniversitesinden siyaset bilimi profesörü olan Patricia Crouse, Amerika'nın GPS için ödeme yapmaya devam etme isteğinin, "pratik bir bakış açısından" kaynaklandığını belirtiyor. Konuyla ilgili sözlerine şöyle devam ediyor:
Musk'ın teorik olarak GPS'in yerini alabilecek Starlink sistemi olsa da insanları masrafları kendilerine ait olmak üzere özel uyduları kullanmaya zorlayamazsınız. GPS sistemlerinin parasını vergi yoluyla ödediğimiz açık, ancak bu daha dolaylı bir yoldur. Bunu finanse etmeyi durdurmaya çalışmak büyük bir kaosa yol açardı. Ayrıca, bazı Amerikalıların düşündüğünün aksine gökyüzünün sahibi biz değiliz.
GPS'in alternatifleri ve rakipleri
GPS'in dünyadaki tek küresel konumlandırma sistemi olmadığını belirtmek önemlidir. Avrupa'nın Galileo sistemi bulunmaktadır. Çin ve Rusya da daha az yaygın olsalar da bu uluslara önemli avantajlar sunan kendi sistemlerine sahiptir.
Çin'in GPS'e yanıtı, 2020 yılında dünya çapında tamamen faaliyete geçen BeiDou Navigasyon Uydu Sistemi'dir. Küresel kapsama alanı sunmasına rağmen özellikle Asya'da çok güçlüdür ve bu bölgede doğruluk açısından GPS ile rekabet edebilir, hatta bazı durumlarda onu geride bırakabilir.
BeiDou ayrıca kendisini çoğu navigasyon sisteminden ayıran bir özelliğe sahiptir: Kullanıcılar sistemin uyduları aracılığıyla kısa metin mesajları gönderebilirler. Bu da uzak bir çölde, sıradağda veya okyanusun ortasında mahsur kalan birinin cep telefonu sinyali olmasa bile iletişim kurabileceği anlamına gelir.
Ancak sistem tamamen kusursuz değildir. BeiDou Asya genelinde olağanüstü iyi performans gösterirken, doğruluğu dünyanın diğer bölgelerinde düşme eğilimindedir. Ayrıca en gelişmiş yeteneklerinden bazılarına erişmek için GPS'ten daha özel donanımlar gerektirir.
Yine de Çin sisteminin jeopolitik önemi, İran'ın İsrail ile olan çatışması sırasında GPS'ten uzaklaşıp bu sisteme geçmeye başladığı bildirildiğinde belirginleşmiştir. Navigasyon ağlarında Washington'a güvenmekten çekinen ülkeler için BeiDou gibi alternatifler yalnızca pratik faydalar değil, aynı zamanda daha fazla teknolojik ve askeri bağımsızlık da sunmaktadır.
Rusya'nın alternatif sistemi ise GLONASS olarak adlandırılmaktadır. İlk olarak Sovyetler Birliği döneminde geliştirilen ve takip eden yıllarda modernize edilen sistem, tıpkı BeiDou'nun Çin'e sağladığı gibi Moskova'ya da GPS'ten bağımsız stratejik bir özgürlük sağlamak için tasarlanmıştır.
GLONASS'ın en büyük gücü uydularının Dünya yörüngesinde dönme biçiminde yatar. Uyduların konumlandırılması onlara yüksek enlemlerde olağanüstü iyi bir kapsama alanı sağlar. Bu durum, sistemi özellikle standart GPS sinyallerinin sıklıkla zayıfladığı veya başarısız olduğu kuzey bölgelerinde ve Kuzey Kutbu'nda son derece etkili kılar.
Bunun bedeli ise GLONASS'ın dünyanın diğer birçok bölümünde, özellikle de ekvatora yakın yerlerde modern GPS ve BeiDou'ya kıyasla genellikle daha düşük doğruluk sunmasıdır. Rusya ayrıca tarihsel olarak yeni uyduları inşa etmek ve fırlatmak için gereken yüksek maliyetler ve üretim gecikmeleriyle de mücadele etmek zorunda kalmıştır.
Çin ve Rusya gibi ülkeler için bağımsız bir navigasyon sistemine sahip olmak GPS'e olan bağımlılığı azaltır. Ancak giderek artan bir şekilde, GPS'e erişimi olan ülkeler ve şirketler bile tek bir sistemin ötesine bakıyorlar.
Kraliyet Navigasyon Enstitüsü (İng: "Royal Institute of Navigation") Başkan Yardımcısı ve Imperial College London'da araştırmacı olan Andy Proctor, sinyal bozucu kullanımlarının artmasına karşı alınan önlemleri şu sözlerle açıklıyor:
Artık ürünler, sıklığının arttığını bildiğimiz sinyal bozulması durumlarına karşı Avrupa ve Rusya sistemlerini de kullanabilecek şekilde yükseltiliyor. Bu sayede cihazınız nerede bulunurlarsa bulunsunlar ilgili sinyalleri alabiliyor.
Gelecekte bizi neler bekliyor?
Küresel konumlandırma sistemlerindeki üstünlüğünü korumaya çalışan ABD için her şey planlandığı gibi gitmiyor. Bu yılın başlarında ABD Uzay Kuvvetleri, GPS'in güvenilirliğini artırmak için daha küçük ve düşük maliyetli navigasyon uyduları eklemeye yönelik keşif çalışmasını sessizce rafa kaldırdı. Oysa bu program daha öncesinde öncelikli bir hedef olarak belirlenmişti.
Dahası, GPS sisteminin yere dayalı kısımlarını yenilemek ve modernize etmek zorlu bir görev haline geldi. Andy Proctor, durumu şu şekilde özetliyor:
Uydular işin neredeyse en kolay kısmı. Asıl zor olan kısım yeryüzünde gerçekleştirilen operasyonlar ve uzay aracını yönetmektir.
Proctor; ABD'nin, tarihi 1990'ların başlarına kadar uzanan yer sistemlerini en yeni uzay teknolojisiyle uyumluluğunu artırmak ve siber saldırılara karşı daha dirençli hale getirmek için modernize etmeye çalıştığını belirtiyor.
Halihazırda harcanan 8 milyar dolara rağmen bu çalışmalar devam ediyor. Hatta Pentagon işleri hızlandırmak amacıyla süreci Lockheed Martin şirketine devrediyor.
Aynı zamanda bilim insanları günün birinde GPS'e olan bağımlılığımızı tamamen azaltabilecek teknolojileri de araştırıyorlar. En çok umut vadeden adaylardan biri kuantum navigasyonudur. Uydulardan gelen sinyalleri dinleyerek çalışan GPS'in aksine, bir kuantum navigasyon sistemi kendi hareketini sürekli olarak ölçerek çalışır.
Kuantum fiziğinin tuhaf özelliklerinden yararlanan ultra hassas sensörler kullanan bu sistem; her ivmelenmeyi, dönüşü ve yön değişikliğini takip edebilir. Sistem, bu bilgileri sürekli güncelleyerek uydularla iletişim kurmaya gerek kalmadan kendi konumunu hesaplayabilir.
Bu sayede GPS'in en büyük zayıflıklarından biri çözülebilir: GPS yalnızca bir sinyal mevcut olduğunda çalışır. Dünya yörüngesinin ötesinde GPS sinyalleri işe yaramayacak kadar zayıflar. Su altında çalışan denizaltılar bunlara hiçbir şekilde erişemez. Ayrıca askeri çatışmalar sırasında sinyaller düşmanlar tarafından bozulabilir veya taklit edilebilir.
ABD ordusu yörüngede kuantum navigasyon teknolojisinin gizli testlerini çoktan gerçekleştiriyor. Küresel konumlandırma sistemlerinde kuantum teknolojisi uygulamaları üzerine danışmanlık sağlayan kendi şirketi bulunan Proctor, bu alanda kuantum teknolojisinde yaşanacak bir atılımın, "eşiğinde" olduğumuzu düşünüyor.
Eğer haklıysa, sonunda GPS'in yerini alacak teknoloji şimdiden şekilleniyor olabilir.
Makaleye Evrimağacı üzerinden ulaşabilirsiniz.
Kaynak: Gazete Oksijen
