ประวัติศาสตร์ GPS ไม่ใช่แค่ ระบบนำทาง แต่คือโครงสร้างสำคัญของโลกยุคดิจิทัล

13 Jun 2025

ชวนทำความรู้จักประวัติ เทคโนโลยี GPS ซึ่งมีจุดเริ่มต้นมาตั้งแต่ยุคสงครามเย็น ซึ่งมหาอำนาจของโลกต่างแข่งขันส่งยานอวกาศไปสำรวจนอกโลก

เคยใช้แอปหาเส้นทางไปกินข้าว หรือเลี่ยงรถติดไหม? หรือเคยเรียกแท็กซี่ผ่านแอป? วิ่งจ๊อกกิ้งแล้วเปิดแอปบันทึกระยะทาง? สิ่งพวกนี้ รวมถึงการดูเวลาบนโทรศัพท์ ไปจนถึงรถยนต์ไร้คนขับ ล้วนพึ่งพาสิ่งที่เรามักมองข้าม นั่นคือ ระบบ GPS (Global Positioning System)

History of tech จาก SPRiNGtech ขอชวนมาทำความรู้จัก ประวัติ ความเป็นมาของเทคโนโลยี ตัวนี้กัน

GPS ฝังแน่นในชีวิตเราจนแทบนึกภาพโลกที่ไม่มีมันไม่ออก ทั้งที่จริง ๆ แล้ว จุดเริ่มต้นของมันไม่ได้ยิ่งใหญ่อะไรเลย

ยุคสงครามแข่งกันไปอวกาศ

ทุกอย่างเริ่มในปี 1957 เมื่อรัสเซียส่งดาวเทียม Sputnik ขึ้นสู่วงโคจร ดาวเทียมส่งสัญญาณวิทยุที่มีความถี่เปลี่ยนไปเมื่อเข้าใกล้หรือห่างจากผู้ฟัง นักวิทยาศาสตร์จาก APL ที่ Johns Hopkins สังเกตปรากฏการณ์นี้ ซึ่งก็คือ Doppler Effect

จากการวัดการเปลี่ยนแปลงความถี่นี้ นักวิทยาศาสตร์ก็คิดต่อว่า...
ถ้าเราหาตำแหน่งของดาวเทียมจากพื้นโลกได้ ก็กลับกันได้เหมือนกัน—หาตำแหน่งของเครื่องรับบนพื้นโลกจากสัญญาณดาวเทียม

ในปี 1958 ARPA เริ่มพัฒนา Transit ระบบนำทางผ่านดาวเทียมชุดแรกของโลก
ระบบนี้เปิดตัวดาวเทียมดวงแรกในปี 1960 ใช้งานกับเรือดำน้ำของกองทัพเรือ จนปี 1968 ก็มีดาวเทียม 36 ดวงใช้งานเต็มระบบ ซึ่งช่วยให้แผนที่โลกแม่นยำขึ้นอย่างมาก

Transit ใช้งานได้นานถึง 28 ปี ก่อนจะถูกแทนที่ด้วย GPS ในปี 1996

ประวัติศาสตร์ GPS ไม่ใช่แค่ ระบบนำทาง แต่คือโครงสร้างสำคัญของโลกยุคดิจิทัล

GPS ยุคใหม่: พัฒนานวัตกรรม

ดร. Ivan Getting จาก Aerospace Corporation คือคนที่มองเห็นระบบนี้เป็น "ประภาคารบนฟ้า"
ตั้งแต่ปี 1963 Aerospace เริ่มศึกษาและพัฒนาแนวคิด "621-B" ซึ่งเสนอว่าแค่มีสัญญาณจากดาวเทียม 4 ดวง ก็เพียงพอจะระบุตำแหน่งได้ โดยไม่ต้องใช้เครื่องรับที่มีนาฬิกาความแม่นยำสูง

ผลลัพธ์คือดาวเทียมแต่ละดวงจะมีนาฬิกาของตัวเอง และปรับเวลาโดยสัญญาณจากภาคพื้นดิน
สิ่งนี้ทำให้ต้นทุนต่ำลงมาก และต่อมาก็สามารถทำ GPS ให้เล็กพอจะใส่ในมือถือได้

การพัฒนา GPS ได้แรงหนุนจากเทคโนโลยีอื่นด้วย เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ และนาฬิกาอะตอม
โปรเจกต์ Timation จากห้องวิจัยกองทัพเรือ (NRL) ก็พัฒนาดาวเทียมที่มีนาฬิกาคริสตัลและอะตอม ซึ่งให้ความแม่นยำในการบอกพิกัด 3 มิติได้ดีขึ้น

สร้างเส้นทางเดินหน้า

ปี 1972 พันเอก Bradford Parkinson ได้รับมอบหมายให้นำโปรเจกต์นี้
เขารวมข้อดีจาก TRANSIT, Timation และ 621-B มาเป็นระบบใหม่ที่ใช้ดาวเทียม 24 ดวง ใช้นาฬิกาอะตอม หมุนรอบโลกทุก 12 ชั่วโมง

เริ่มสร้างดาวเทียม Navstar และอุปกรณ์ภาคพื้นในปี 1974
ดาวดวงแรกปล่อยในปี 1978 และมีการทดสอบมากกว่า 700 ครั้งในช่วง 1977–1979 โดยมี Aerospace ร่วมตรวจสอบความแม่นยำ

ความมั่นคงและการเปิดสู่สาธารณะ

ปี 1983 ประธานาธิบดีสหรัฐฯ Ronald Reagan อนุญาตให้สายการบินพลเรือนใช้ GPS เพื่อความปลอดภัย
กลายเป็นจุดเริ่มต้นที่ GPS เริ่มเปิดให้คนทั่วไปใช้ ถึงแม้จะยังมีข้อจำกัดด้านความแม่นยำอยู่ (Selective Availability)

ปี 1989 GPS เครื่องพกพาเครื่องแรกจาก Magellan เปิดตัว ขนาด 1.5 ปอนด์ ราคา $3,000
เทคโนโลยีพัฒนาอย่างต่อเนื่องในยุค 80s–90s จนดาวเทียม Block II ตัวจริงตัวแรกปล่อยขึ้นในปี 1989

แต่ในขณะเดียวกัน กองทัพก็ห่วงว่าศัตรูจะใช้ GPS กับเราเอง เลยมีการบั่นทอนความแม่นยำในเวอร์ชันพลเรือน (Selective Availability) เพื่อป้องกันการใช้งานโดยฝ่ายตรงข้าม

การใช้งานแพร่หลาย

ปี 1999 มือถือเครื่องแรกที่มี GPS คือรุ่น Benefon Esc! จากนั้น GPS ก็เริ่มโผล่ในรถยนต์และอุปกรณ์อื่นมากขึ้น

ปี 2000 รัฐบาลยกเลิก Selective Availability ทำให้ GPS พลเรือนแม่นขึ้น 10 เท่าในชั่วข้ามคืน
พร้อมทั้งเปิดช่องสัญญาณเพิ่ม 3 ช่องสำหรับใช้งานนอกกองทัพ ราคาชิป GPS จาก $3,000 เหลือแค่ $1.50

สิ่งนี้ทำให้การใช้งานพุ่งสูงขึ้น ทั้งในรถยนต์ แอปมือถือ การขนส่ง การเกษตร ฯลฯ

GPS ยุคใหม่: GPS III

หลังปี 2000 ต้องยกระดับ GPS ให้ทันการใช้งานยุคใหม่
โปรเจกต์ GPS III เริ่มขึ้น เพื่อเพิ่มสัญญาณใหม่ ๆ และความแม่นยำ

ดาวเทียมรุ่นใหม่หลากหลายถูกปล่อย: IIR‑M, IIF และ GPS III
ดาวเทียม GPS III ตัวแรกปล่อยโดย SpaceX ในปี 2018

ระบบนำทางจากนานาชาติ ไม่ใช่แค่สหรัฐฯ ที่มีระบบ GPS:
GLONASS (รัสเซีย)
Galileo (ยุโรป)
BeiDou (จีน)
ระบบเหล่านี้ร่วมกันสร้างเครือข่ายนำทางทั่วโลกที่แม่นยำและสำรองกันได้

GPS ทำงานอย่างไร ?
ดาวเทียมและหลักการ trilateration ดาวเทียม 24 ดวงส่งสัญญาณมาที่อุปกรณ์รับ เพื่อคำนวณตำแหน่งโดยวัดเวลาที่สัญญาณเดินทาง

หัวใจของความแม่นยำ – นาฬิกาอะตอม
นาฬิกาในดาวเทียมต้องแม่นยำอย่างยิ่ง เพราะการคลาดเคลื่อนแม้เพียงเสี้ยววินาที ก็ทำให้ตำแหน่งผิดไปเป็นเมตร