หากพูดถึงระบบ Global Positioning System หรือ GPS หลาย ๆ คนก็จะรู้ทันทีว่ามันคืออะไรเพราะว่าทุกคนต่างก็เข้าใจว่าระบบ GPS คือระบบระบุตำแหน่ง แต่จริง ๆ แล้วระบบระบุตำแหน่งไม่ได้มีแค่ GPS อย่างเดียว ระบบระบุตำแหน่งทั่วโลกด้วยดาวเทียมเรียกรวม ๆ ว่า Global Navigation Satellite System (GNSS) ซึ่งระบบ GPS ของสหรัฐอเมริกาก็เป็นหนึ่งในระบบ GNSS, GLONASS ของรัสเซียและ BDS หรือ BeiDou Navigation Satellite System ของจีนก็เป็นส่วนหนึ่งของระบบ GNSS เช่นกัน
วิเคราะห์ระบบ BDS มันคืออะไรและจะมาแทนที่ GPS หรือไม่
BeiDou Navigation Satellite System หรือ BDS คือระบบ GNSS ทางการทหารและระบบดาวเทียม Commercial ของสำนักงานบริหารกิจการอวกาศแห่งชาติจีน (CNSA) ที่กำลังจะเปิดใช้งานในสิ้นปี 2020 ระบบ BDS แยกออกเป็น 3 เฟส เฟสแรกคือ Experimental BDS ซึ่งเป็น Constellation ของดาวเทียมรุ่นทดสอบจำนวน 3 ตัว (BDS-1) ถูกทดสอบระหว่างปี 2000 ถึงปี 2003 และถูกปลดประจำการไปทั้งหมดแล้ว เฟสที่ 2 คือ Regional BDS (BDS-2) ซึ่งเป็น Constellation ของดาวเทียม BDS ครอบครุมพื้นที่เหนือประเทศจีนและแถบเอเชีย
ถูกทดสอบมาตั้งแต่ปี 2012 จนถึงปัจจุบันและในวันที่ 23 มิถุนายน 2020 จีนได้ปล่อยดาวเทียม BDS ตัวสุดท้ายของ Constellation ชุดที่ 3 (BDS-3) ด้วยจรวด Long March-3B จาดฐานปล่อย Xichang ได้สำเร็จ ขึ้นสู่วงโคจรคางฟ้าหรือ GEO ดาวเทียมชุดใหม่ที่ถูกส่งขึ้นไปนี้เรียกว่า BDS-3 ซึ่งการส่ง BDS-3 ขึ้นสู่วงโคจรเพื่อไปสมทบกับดาวเทียม BDS ที่อยู่ในวงโคจรก่อนหน้านี้เมื่อรวมกันทำให้ BDS กลายเป็นหนึ่งใน 4 ระบบ GNSS ไปโดยสมบูรณ์ ทั่วโลกตอนนี้มีระบบ GNSS เพียงแค่ 4 ระบบเท่านั้น คือ GPS, GLONASS, Galilleo และระบบใหม่อย่าง BDS นั้นเอง
BDS-2 จริง ๆ แล้วเป็นระบบแยกจาก BDS-1 โดยสินเชิง มีดาวเทียมในระบบทั้งหมด 35 ดวง 27 ดวงใน 35 ดวงอยู่ใน MEO อีก 3 ดวงอยู่ใน Geosynchronous Orbit และอีก 3 ดวงอยู่ใน GEO ครอบคลุมพื้นที่แถบเอเชียและแปซิฟิกกว่าครึ่ง แยกระบบให้บริการเป็นสองแบบ คือ ทางการทหาร และการใช้งานทั่วไป โดยที่ความแม่นยำของระบบทางการทหารจะอยู่ที่ 10 เซนติเมตรในขณะที่ความแม่นยำที่เปิดให้ผู้ใช้ทั่วไปใช้จะอยู่ที่ 10 เมตร ส่วน BDS-3 เป็นรุ่นพัฒนามาจาก BDS-2
BDS-3 มีรูปแบบของวงโคจรที่ค่อนข้างแตกต่างจากระบบ GNSS อื่น ๆ เพราะว่าดาวเทียมของระบบ BDS-3 ไม่ได้อยู่ในวงโคจรใดวงโคจรหนึ่ง BDS-3 Constellation มีดาวเทียมทั้งหมด 30 ดวง 24 ดวงอยู่ที่วงโคจร Medium Earth Orbit (MEO) 3 ดวงอยู่ที่ Inclined Geostationary Orbit (IGSO) และอีก 3 ดวงอยู่ที่ Geostationary Orbit (GEO) ซึ่ง 3 ตัวที่อยู่ GEO จะทำหน้าที่ช่วยเพิ่มความแม่นยำของระบบ GNSS ขึ้นไปอีก และ 30 ดวงที่เรากำลังพูดถึงนั้นคือเฉพาะระบบ BDS-3 เพียงอย่างเดียว ยังมีระบบ BDS-2 Constellation อีกด้วยทั้งหมด 12 ดวง รวมกับ BDS-3 ก็จะเป็นทั้งหมด 42 ดวง ซึ่งเมื่อเทียบกับ GPS Constellation ที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้ที่มีเพียง 31 ดวงเท่านั้น ถือว่า BDS มีดาวเทียมในวงโคจรมากกว่า GPS ถึง 25%
การที่ระบบ GNSS ยิ่งมีดาวเทียมในระบบมากก็หมายถึงยิ่งมีหลายดาวเทียมให้ยืนยันตำแหน่งซึ่งจำเป็นต่อการระบุตำแหน่งให้แม่นยำที่สุดนั่นเอง
นอกจากนี้วงโคจรของ BDS ยังแตกต่างกับวงโคจรของ GPS เป็นอย่างมากเพราะ BDS มีรูปแบบ Orbital characteristics เป็นแบบผสมคือมีทั้ง GEO, MEO, IGSO ในขณะที่ดาวเทียม GPS อยู่ในวงโคจร MEO ทั้งหมด
การที่ BDS มีดาวเทียมอยู่ในวงโคจรที่สูงกว่าหมายถึงความครอบคลุมที่มากกว่าแลกกับ Latency หรือความหน่วงที่เพิ่มขึ้นในการสื่อสารแต่เพราะว่า BDS มีทั้งดาวเทียมในวงโคจร MEO, GEO, IGSO ทำให้สามารถเลือกได้ว่าจะใช้ดาวเทียมดวงไหนในการอ้างอิงตำแหน่งหากดาวเทียมใน MEO ไม่สามารถเข้าถึงได้ก็จะสลับไปใช้ดาวเทียม GEO ที่อยู่สูงกว่าและครอบคลุมกว่าแทนเพื่ออ้างอิงตำแหน่ง ทำให้ BDS ได้เปรียบในเรื่องของความครอบคลุมไป แต่ทั้งนี้ GPS ก็ครอบคลุมทั่วโลกเช่นกันเพราะว่าดาวเทียมทั้งหมดใน GPS Constellation มีเยอะพอที่จะออนไลน์เกือบทั่วทุกมุมโลกทำให้ GPS ไม่มีปัญหาเรื่องความครอบคลุมในปัจจุบัน (แต่ก็แลกมากับจำนวนดาวเทียมในวงโคจรที่จะต้องเพิ่มขึ้น ซึ่งเพิ่มต้นทุนเช่นกัน)
เมื่อพูดถึงสเปคของระบบดาวเทียม BDS-3 ใหม่นี้ทาง China Academy of Space Technology (CAST) ภายใต้ China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) ได้ให้คำตอบไว้ว่าดาวเทียม BDS สามารถระบุตำแหน่งได้ในระดับ Decimeter ถึงระดับ Centimeter เลยทีเดียวด้วย Rubidium Atomic Clock และ Hydrogen Atomic Clock ที่ความแม่นยำขนาดนี้เราสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับระบบนำทางต่าง ๆ ในรถได้ยกตัวอย่าง เช่น ระบบ Autopilot ในรถ และยังสามารถนำไปใช้ในระบบ SBAS (Satellite-Based Augmentation System) และ SAR (Search and Rescue) ซึ่งมีหน้าที่หลักในการกู้ภัยได้อีกด้วย เช่น ระบบ High-precision positioning system
Yang Changfeng หัวหน้าฝ่ายสถาปัตยกรรมของ BDS ระบุไว้ว่าระบบ BDS นั้นสามารถใช้ร่วมกับระบบ GPS, GLONASS, และ Galilleo ได้นั้นหมายถึงระบบ GNSS จะมีดาวเทียมให้ใช้มากกว่า 100 ดวง จาก 4 ระบบใหญ่ซึ่งผู้ใช้ทั่วโลกสามารถเลือกได้ว่าจะใช้ระบบไหน
ประโยชน์ของการมีระบบ GNSS หลาย ๆ แบบก็คือเรื่องของความถี่สัญญาณซึ่งปกติระบบ GNSS แต่ละอันจะใช้ความถี่ที่ต่างกันอยู่แล้วเพื่อไม่ให้คลื่นรบกวนกัน ซึ่งการที่มีหลายความถี่นี่หมายถึง Receiver หรือตัวรับสัญญาณจะสามารถรับสัญญาณจากหลาย ๆ GNSS ได้เพื่อเปรียบเทียบตำแหน่งของกันและกันเพื่อเพิ่มความแม่นยำนั่นเอง
ประโยชน์ทางการทหารของ BDS
แต่เมื่อเราวิเคราะห์ลึกเข้าไปอีกเราจะพบว่าระบบ GNSS ทั้ง 4 ระบบอาจจะเป็นผลพวงของการแข่งขันทางการทหารก็เป็นได้ ระบบ GPS เป็นของสหรัฐอเมริกา ระบบ Galileo เป็นของ EU ระบบ GLONASS เป็นของรัสเซีย ระบบ BDS เป็นของจีน การที่ประเทศเหล่านี้สร้างระบบ GNSS เป็นของตัวเองก็เพื่อถ่วงดุลอำนาจหรือ Dominance ของระบบ GPS โดยเฉพาะในด้านการทหาร
แน่นอนว่าหากจีนหรือรัสเซียซึ่งถือเป็นมหาอำนาจที่เทียบกับสหัรฐอเมริกาได้ไม่ยอมที่จะใช้ระบบ GPS ของอเมริกาแน่ ๆ เหตุผลคือ Reliability และ Dominance ทางด้านการระบุตำแหน่งของสหรัฐ ถ้าทุกคนใช้ GPS หมดนั้นหมายถึงสหรัฐจะผูกขาดระบบ GNSS เกิดอยู่ ๆ สหรัฐอเมริกากลับลำบอกไม่ให้ใครใช้ GPS ละ แน่นอนว่าซวยกันทุกประเทศ เคสคล้าย ๆ กันได้เกิดขึ้นไปแล้วในอดีตอย่างตอนที่สหรัฐอเมริกาแบนการส่งออกชิปซิลิคอนให้จีนซึ่งชิปซิลิคอนในจีนเกินครึ่งถูกนำเข้ามาจากสหรัฐ หรือการที่สหรัฐสั่งแบนการสนับสนุนระบบ Android ให้ Huawei ต่างแสดงให้เห็นถึงอำนาจและผลกระทบของการผูกขาด
ยิ่งไปกว่านั้นถ้าสมมติว่าจีนใช้ระบบ GPS สหรัฐอเมริกาจะรู้ทุกการเคลื่อนไหวของจีนหากเราพูดถึงด้านการทหารอุปกรณ์ทางการทหารต่าง ๆ ต่างก็ใช้ระบบ GNSS ในการนำทางทั้งสิ้นเพียงแต่ว่าใช้ของใคร ถ้าใช้ GPS ก็เท่ากับสหรัฐอเมริกาได้กุมข้อมูลความเคลื่อนไหวต่าง ๆ ของจีน จึงเป็นที่มาของการสร้างระบบ GNSS เป็นของตัวเอง เช่นเดียวกับรัสเซียที่ก็ไม่อยาก Rely กับระบบ GPS ของรัสเซียจึงสร้างระบบ GNSS ของตัวเองเหมือนกันเรียกว่า GLONASS
แล้วความสำเร็จของระบบ BDS หมายถึงอะไร? เมื่อเดือน พฤศจิกายน 2018 ในการประชุม Russia-China Project Committee on Important Strategic Cooperation in Satellite Navigation (RCPCISCSN) จีนและรัสเซียได้ตกลงที่จะร่วมกันพัฒนาระบบการนำทางที่สามารถใช้ระบบ BDS และ GLONASS พร้อมกันได้ ภายใต้ข้อตกลงที่ว่าแต่ละประเทศต่างจะตั้งสถานีควบคุมสัญญาณสามแห่งเพื่อให้อีกประเทศสามารถแก้ไขปัญหาได้ง่ายขึ้น จีนและรัสเซียยังตกลงที่จะพัฒนาชิป GNSS ที่สามารถใช้ร่วมกับคลื่นความถี่ของทั้งระบบ BDS และ GLONASS ได้อีกด้วย
GLONASS มีดาวเทียมทั้งหมด 22 ดวงในวงโคจร ลักษณะของวงโคจรของ GLONASS ถูกออกแบบมาให้ใช้งานในพื้นที่ละติจูดสูงเป็นหลัก ส่วน BDS มีทั้งหมด 42 ดวงถูกออกแบบมาให้ทำงานในพื้นที่ละติจูดต่ำเป็นหลักนั้นหมายถึงหาก GLONASS และ BDS ทำงานร่วมกันเราจะได้ระบบ GNSS ที่มีดาวเทียมทั้งหมด 64 ดวงครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดซึ่งสามารถครอบคลุมพื้นที่เกือบทั้งโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับระบบ GPS ของสหรัฐที่มีเพียง 32 ดวงทำให้ GLONASS + BDS มีดาวเทียมมากกว่าถึง 2 เท่า (ต่อให้เอา GPS มารวมกับ Galileo ที่มีแค่ 22 ดวงก็ยังน้อยกว่า)
เราอาจจะมองได้ว่าการที่สหรัฐอเมริกาเปิดให้คนทั่วโลกใช้เป็นเพียงแค่ By-product ของการใช้ในด้านการทหารและเพราะว่า GPS นั่นถูกพัฒนามาตั้งแต่ปี 1970 แล้วซึ่งเก่ามาก การที่ BDS เริ่มเข้ามีบทบาทในด้านระบบ GNSS อาจทำให้สหรัฐอเมริกาต้องปรับปรุงระบบ GNSS ของตัวเองให้ตามทันจีนและประเทศอื่น ๆ ปัจจุบันรถมากกว่า 6.5 ล้านคัน และหน่วยงานทางด้านการเดินเรือกว่า 2,900 แห่งในจีนหันมาใช้ BDS แทนที่ GPS แล้ว เรือเดินทะเลมากกว่า 70,000 ลำได้ติดตั้งระบบนำทาง BDS แทนที่ GPS และผู้ประสบภัยมากกว่า 10,000 คนแล้วที่ถูกกู้ภัยด้วยความช่วยเหลือจากระบบ BDS
นี่แสดงให้เห็นว่าสหรัฐอเมริกากำลังจะเสีย Dominance ทางด้านระบบ GNSS ไปไหนอีกไม่ช้าถ้าสหรัฐอเมริกาไม่ทำอะไรสักอย่าง และเราผู้ใช้ทั่วไปก็เป็นหนึ่งผู้ได้รับผลประโยชน์จากการแข่งขันแบบนี้นั่นเอง (มีใครอยากใช้ GPS จีนบ้าง // ผิด ๆ)
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
Application of BDS-3 Satellites
China completes BDS navigation system, reduces reliance on GPS
