এই ব্লগ পোস্টে আমরা আলোচনা করব জিপিএস কীভাবে কাজ করে, এটি কীভাবে আমাদের অবস্থান নির্ণয় করে এবং জিপিএস স্যাটেলাইটগুলো কীভাবে পৃথিবীর যেকোনো স্থানে অবস্থানের তথ্য সরবরাহ করে।
জিপিএস এমন একটি প্রযুক্তি যার সাথে আমরা আমাদের দৈনন্দিন জীবনে খুবই পরিচিত, তা সে পুলিশের কোনো সন্দেহভাজনের অবস্থান ট্র্যাক করাই হোক বা স্মার্টফোনের নেভিগেশন ব্যবহারই হোক। এখানে ড্যান ব্রাউনের উপন্যাস 'দ্য দা ভিঞ্চি কোড' থেকে একটি দৃশ্য তুলে ধরা হলো। সোফি এবং ল্যাংডন একটি শৌচাগারে লুকিয়ে ছিল। সোফি ল্যাংডনকে পালাতে সাহায্য করার সিদ্ধান্ত নেয়; সে তার কোটের বাম পকেট থেকে ট্র্যাকিং ডিভাইসটি নিয়ে একটি সাবানের ভেতরে রাখে এবং পাশ দিয়ে চলে যাওয়া একটি ট্রেলারের দিকে ছুঁড়ে মারে। পুলিশ ভুল করে মনে করে যে ল্যাংডন ট্রেলারটিতে উঠে পড়েছে এবং বৃথা সেটির পিছু ধাওয়া করে, ফলে ল্যাংডন এবং সোফি নিরাপদে লুভ্র মিউজিয়াম থেকে পালাতে সক্ষম হয়। পুলিশ কীভাবে ট্র্যাকিং ডিভাইসটি ব্যবহার করে ল্যাংডনের অবস্থান ট্র্যাক করতে সক্ষম হয়েছিল? এর পেছনের মূলনীতিটি জিপিএস-এর মধ্যেই নিহিত।
জিপিএস (গ্লোবাল পজিশনিং সিস্টেম) হলো একটি স্যাটেলাইট নেভিগেশন সিস্টেম যা স্যাটেলাইট দ্বারা প্রেরিত সংকেত ব্যবহার করে ব্যবহারকারীর অবস্থান নির্ণয় করে।
শুধুমাত্র একটি স্যাটেলাইট ব্যবহার করে কি কোনো অবস্থান নির্ণয় করা সম্ভব? দুর্ভাগ্যবশত, না। এর কারণ হলো, একটিমাত্র স্যাটেলাইট থেকে প্রাপ্ত দূরত্বের তথ্য সেই নির্দিষ্ট দূরত্বে অগণিত সম্ভাব্য অবস্থানকে নির্দেশ করে। স্যাটেলাইটের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে, এই ওভারল্যাপিং অবস্থানগুলো একটি এলাকা থেকে সংকুচিত হয়ে একটি রেখায় এবং তারপর একটি একক বিন্দুতে পরিণত হয়।
উপগ্রহের সর্বোত্তম সংখ্যা বোঝার জন্য, আমাদের প্রথমে মাত্রা বা ডাইমেনশনের ধারণাটি বুঝতে হবে। কোনো বস্তু স্বাধীনভাবে যতগুলো দিকে চলাচল করতে পারে, তার সংখ্যা দ্বারা মাত্রাকে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এর কারণ হলো, কোনো বস্তু একটি নির্দেশক বিন্দু থেকে কতটা দূরে এবং কোন দিকে সরে গেছে তা জানা থাকলে আমরা তার অবস্থান নির্ণয় করতে পারি।
একমাত্রিক ক্ষেত্রে, কোনো বস্তু কতটা সামনে বা পেছনে সরেছে তা জানলেই তার অবস্থান নির্ণয় করা যায়। দ্বিমাত্রিক ক্ষেত্রে, সামনে/পেছনে এবং বামে/ডানে—এই দুই দিকের তথ্যের প্রয়োজন হয়। তাহলে, ত্রিমাত্রিক স্থানের ক্ষেত্রে কী হবে? এক্ষেত্রে সামনে/পেছনে, বামে/ডানে এবং ওপরে/নিচে—এই তিনটি দিকই প্রয়োজনীয়। যেহেতু আমরা যে স্থানে বাস করি তা ত্রিমাত্রিক, তাই কোনো অবস্থান নির্ণয় করার জন্য এই তিনটি দিক সম্পর্কিত তথ্যের প্রয়োজন হয়।
সুতরাং, ত্রিমাত্রিক স্থানে একটি সঠিক অবস্থান নির্ণয় করার জন্য চারটি স্যাটেলাইটের প্রয়োজন হয়, কারণ এক্ষেত্রে নির্দেশক বিন্দুর পাশাপাশি সামনে-পেছনে, বামে-ডানে এবং উপরে-নিচের দিক সম্পর্কিত তথ্যেরও প্রয়োজন হয়। তবে, ব্যবহারকারী যে পৃথিবীর পৃষ্ঠে আছেন, এই বিষয়টি কাজে লাগিয়ে পৃথিবী নিজেই একটি নির্দেশক তল হিসেবে কাজ করতে পারে, যার অর্থ হলো, তাত্ত্বিকভাবে মাত্র তিনটি স্যাটেলাইট ব্যবহার করেই একটি অবস্থান নির্ণয় করা সম্ভব। কিন্তু, প্রকৃত জিপিএস সিস্টেমে মোট চারটি স্যাটেলাইট সংকেত ব্যবহার করা হয়। সংকেত প্রেরণ ও গ্রহণের সময় যে সময়গত ত্রুটি ঘটে, তা সংশোধন করার জন্য অতিরিক্ত স্যাটেলাইটটি ব্যবহৃত হয়; এটি আলোর ভ্রমণপথের সময় গণনা করে আরও নির্ভুল অবস্থান নির্ধারণে সহায়তা করে।
এখন, চলুন দেখি স্যাটেলাইট থেকে প্রাপ্ত দূরত্বের তথ্য কীভাবে গণনা করা হয়। এই অংশে আপনারা দেখতে পাবেন, পিথাগোরাসের উপপাদ্য এবং ত্রিকোণমিতিক ফাংশন—যা আপনারা মাধ্যমিক বিদ্যালয়ের গণিতে শিখেছিলেন—কেন গুরুত্বপূর্ণ।
ত্রিভুজায়ন হলো ত্রিভুজের বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে কোনো প্রদত্ত বিন্দুর স্থানাঙ্ক ও দূরত্ব নির্ণয় করার একটি পদ্ধতি। দুটি নির্দেশক বিন্দু দেওয়া থাকলে, অজানা স্থান এবং ঐ দুটি নির্দেশক বিন্দুর দ্বারা গঠিত ত্রিভুজের ভূমি ও অপর দুটি বাহুর দ্বারা সৃষ্ট কোণগুলো পরিমাপ করলে—এবং বাহুগুলোর দৈর্ঘ্য জানা থাকলে—সাইন সূত্র ও অন্যান্য সূত্র ব্যবহার করে স্থানাঙ্ক ও দূরত্ব নির্ণয় করা যায়।
উদাহরণস্বরূপ, ধরা যাক আমরা সৈকত থেকে সমুদ্রে থাকা একটি জাহাজের দূরত্ব মাপছি। একজন পর্যবেক্ষক দুটি নির্দিষ্ট বিন্দু A এবং B থেকে যথাক্রমে α এবং β কোণ পরিমাপ করেন। যদি A এবং B-এর মধ্যবর্তী দূরত্ব l দেওয়া থাকে, অথবা যদি বিন্দু দুটির স্থানাঙ্ক জানা থাকে, তবে সদৃশ ত্রিভুজের বৈশিষ্ট্য এবং সাইন সূত্র ব্যবহার করে C বিন্দুতে জাহাজটির স্থানাঙ্ক গণনা করা যায় এবং সৈকত থেকে জাহাজের দূরত্ব d-ও নির্ণয় করা যায়। GPS একই নীতিতে কাজ করে।
এটি উপগ্রহগুলোর অবস্থানের সাথে সেগুলোর থেকে পরিমাপ করা দূরত্বের তথ্যকে একত্রিত করে পৃথিবীতে কোনো বস্তুর অবস্থান নির্ণয় করে।
বর্তমানে, জিপিএস সিস্টেমে প্রায় ৩১টি সক্রিয় স্যাটেলাইট রয়েছে; এর মধ্যে সাধারণত ২৪টি বা তার বেশি মূল পরিচালন ব্যবস্থা গঠন করে, আর বাকিগুলো ব্যাকআপ হিসেবে কাজ করে বা কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করে। এই স্যাটেলাইটগুলো একাধিক কক্ষপথ বরাবর পৃথিবীকে প্রদক্ষিণ করে এবং এগুলোকে এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে বিশ্বের যেকোনো স্থান থেকে একাধিক জিপিএস স্যাটেলাইট একই সাথে পর্যবেক্ষণ করা যায়। এটি কমপক্ষে চারটি স্যাটেলাইট থেকে একটি স্থিতিশীল সংকেত নিশ্চিত করে, যা আরও নির্ভুল অবস্থানের তথ্য প্রদান করে। জিপিএস স্যাটেলাইটগুলো সৌর প্যানেল দ্বারা চালিত হয়।
এক মুহূর্ত সময় নিয়ে রাতের আকাশের দিকে তাকান। যদি আপনি খুব উজ্জ্বল, চলমান কোনো বিন্দু দেখতে পান, তবে সেটি আপনার অবস্থান নির্ণয়কারী একটি জিপিএস স্যাটেলাইট হতে পারে।
