Как работают навигационные системы в смартфонах и при чем здесь черные дыры?

В современном мире наличие смартфона с навигационной системой стало обыденностью. Эти технологии позволяют пользователям в любое время точно определить своё местоположение и проложить маршрут к нужной точке, будь то путешествие по незнакомому городу или нахождение кратчайшего пути в знакомых местах. В основе этой удобной функции лежат сложные технологические процессы и множество инновационных решений.

Принцип работы навигации в смартфонах

Навигатор в вашем смартфоне определяет трёхмерные координаты положения пользователя, посредством радиосигналов от орбитальных космических спутников. Они курсируют вокруг планеты и обеспечивают покрытие всей поверхности Земли источниками сигналов. В мире существуют разные глобальные спутниковые системы, разработанные разными странами:

• ГЛОНАСС (Россия);
• GPS (США);
• Galileo (Европа);
• BeiDou (Китай).

Каждая из этих систем функционирует по схожему принципу. Спутники, находясь на орбите, постоянно транслируют информацию о своём текущем местоположении, испуская радиосигнал. Смартфон принимает эти радиосигналы сразу от нескольких таких спутников и рассчитывает удаленность от каждого из спутников. На основе этих данных вычисляется точное местоположение пользователя в спутниковой системе координат. Точность таких измерений может достигать такого уровня, что погрешность будет не более метра.

С работой спутников разобрались, но возникает вопрос: как сами орбитальные аппараты, находясь в космосе определяют свое местонахождение, учитывая, что все объекты, участвующие в процессе перемещаются в пространстве? На орбите не используется компас, а спутники находятся в постоянном движении, вращаясь по своей траектории вокруг нашей планеты. Ответ на этот вопрос достаточно прост, для этого используются космические ориентиры.

Система ориентирования в пространстве

Для ориентации в пространстве спутники используют далёкие космические объекты нашей Вселенной, те что кажутся совершенно неподвижными относительно Земли. В течение долгого времени, путешественники и мореплаватели, пересекая океаны и континенты, веками использовали как ориентир звездное небо. Примерный маршрут определить по звездам можно и мимо нужного острова мы не промахнемся используя данный вариант, но для того чтобы, определить на этом острове положение конкретной улицы или дома, этого будет не достаточно. По звездам не возможно определить точное положение конкретного объекта, так как звёзды тоже движутся относительно друг друга и относительно планеты тоже.

Светлые умы искали вариант более точного определения координат и решение было найдено в использовании квазаров — огромных сверхмассивных чёрных дыр. Такие объекты порой дают такое излучение, которое может превышать излучение всех вместе взятых звёзд нашей галактики. Эти квазары расположены на таком большом расстоянии, что кажутся неподвижными для наблюдателей на Земле и для спутников на орбите.

Квазары служат идеальными ориентирами, благодаря своей видимой неподвижности и мощному излучению. Спутники используют их для корректировки своего положения в космосе, что позволяет обеспечивать высокую точность навигационных систем на Земле. Без квазаров и их уникальных свойств мы не могли бы создать столь точные навигационные системы, которые мы имеем возможность использовать в наших смартфонах.

Вывод

Навигационные системы в смартфонах являются результатом сложного взаимодействия высокотехнологичных спутниковых систем и космических ориентиров. Спутники, посредством радиосигналов и данных от квазаров, обеспечивают нам возможность точно распознавать своё местонахождение в любой точке земного шара. Благодаря этим передовым технологиям, ориентироваться в неизвестных местах стало проще и удобнее. Теперь мы можем найти все, с точностью до определенной двери, в которую хотим войти.