‘Mobil uygulama geliştirme’ amacıyla kodlama yaparken, doğal olarak mobil cihazların içinde bulunan donanım ürünlerinin yeteneklerini kullanıyoruz. Birbirinden farklı görevler için mobil cihazların içinde toplanan bu parçaların yaptıkları işlere ve gelişim süreçlerine baktığımızda ise pek çoğunun, aslında devletlerin askeri amaçları için -hatta büyük bir gizlilikle- üretmeye çalıştıkları sistemlerin ‘küçültülmüş halleri’ olduğunu görüyoruz. Bir avuç içine sığdırılan bu parçacıkların yetenekleri, zamanla insanların da kullanımına açılarak bireysel ihtiyaçlarımıza hizmet eder oluyorlar.
Bu yazımda; mobil cihazlarımızda faal olarak kullandığımız GPS (Global Positioning System; Küresel Konumlama Sistemi) teknolojisinin ne olduğunu, nasıl ortaya çıktığını, günümüzde ne durumda olduğunu, geliştirilen diğer konumlandırma seçeneklerini, bu konuda Türkiye’de yapılan çalışmaları ve konumlandırma hizmetlerinin sonuçlarını -olabildiğince- ülkelerin resmi kurumlarının beyanlarına göre ve kaynaklarıyla ifade etmeye çalışacağım.
GPS Nedir
Gps, kullanıcılara dünya çapında konumlandırma, yön bulma ve zamanlama hizmetleri sunan ABD ye ait bir programdır. Uzay, kontrol ve kullanıcı olmak üzere üç bölümden oluşur. Uzay ve kontrol bölümleri ABD Hava Kuvvetleri tarafından geliştirilir, korunur ve çalıştırılır. Kullanıcılar ise sisteme uygun bir cihaz edinip bu sistemi kullanırlar.
Uzay bölümü, kullanıcılara radyo sinyalleri gönderen uydulardan oluşur. Bu sinyaller bulut, cam ve plastikten geçebilirken duvar, dağ gibi katı cisimlerden geçemeyen bir yapıdadır. Bu nedenle şehir içlerinde araziye oranla hassasiyeti azalır. Yeraltına kazılan tünellerde ise sinyal elde edilemez. Bu durumu aşmak için geliştirilen Diferansiyel GPS‘ler tarafından böylesi hatalar en aza indirilerek daha hassas bir yer ölçümü yapılabilmektedir. GPS resmi sitesine göre uzay bölümünde 9 Eylül 2020 itibariyle 30 operasyonel uydu bu iş için -dünyanın çoğu yerinde gelişmiş kapsama alanına sahip olarak- etkin bir şekilde çalışmaktadır.
—
Kontrol bölümü, GPS uydularını ve onların yayınlarını izleyen, analizler yapan, komutlar/veriler gönderen küresel yer tesisleri ağından oluşur. Bu ağın elementleri ana kontrol istasyonu, yer antenleri ve izleme istasyonlarıdır. Aşağıdaki görsel üzerinde yeryüzünde konumlandırılan sistemler gösterilmektedir.
—
Kullanıcı bölümü, GPS çiplerinin bulunduğu bir cihazı kullanarak yer tayini yapmak isteyen kişilerden oluşur. Bu kişiler ticari, bilimsel ya da sivil amaçlı olarak sistemi kullanıyor olabilirler. Askeri amaçlı kullanımlar ABD içindir, dolayısıyla bu konuda ABD nin hizmet sağlama noktasında diğer devletlere herhangi bir taahhüdü yoktur.
Nasıl Başladı
1940 yıllarda yer tabanlı radyo-seyir sistemlerine dayanarak GPS in temel tasarımları oluşturulmaya başlandı.
1957 yılında Rusya’nın, ilk yapay uydu Sputnik i fırlatması ve Amerikalı fizikçilerin de bu uydunun Doppler etkisi kuramıyla takip edilebileceğini farketmesiyle GPS serüveni yeni gelişmelerle ivme kazandı.
1978 de ilk GPS uydusu ABD tarafından fırlatıldı . (https://www.gps.gov/news/2008/COPUOS/)
1982 de ABD Hava Kuvvetleri Uzay Komutanlığı kuruldu. (https://www.afspc.af.mil/About-Us/AFSPC-History/)
1983 te ABD başkanı Reagan, yeteri kadar geliştirilmiş olan GPS in dünya çapında havacılık güvenliğini sağlamasına yardımcı olması amacıyla GPS’e ücretsiz sivil erişim açılması için yönerge yayınlattı.
1995 te GPS tam çalışma sınırlarına ulaştı.
1996 da ABD başkanı Clinton tarafından ilk GPS politikası imzalandı. Bu politika barışçıl, ticari, sivil ve bilimsel uygulamalar için GPS hizmetinin sağlanması gibi ilkeleri içeriyordu. (https://clintonwhitehouse2.archives.gov/WH/EOP/OSTP/html/gps-factsheet.html) (https://www.gps.gov/policy/docs/)
1997 de ABD Kongresi bu ilkeleri yasaya geçirdi.
2004 te ABD başkanı Bush Uzay Tabanlı PNT (positioning, navigation and timing) politikasını yayınladı. (https://www.gps.gov/policy/docs/)
2006 da ABD hükümeti tarafından, GPS hakkında halkı eğitmek, bilgilendirmek için bir internet sitesi kuruldu. (https://www.gps.gov)
2010 da ABD başkanı Obama ulusal uzay politikasını yayınladı. (https://www.gps.gov/policy/docs/)
2020 de ABD Uzay Kuvvetleri tarafından GPS in 25. yılı kutlandı. (https://www.spaceforce.mil/News/Article/2166101/gps-celebrates-25th-year-of-operation/)
GPS Neler Yapıyor, Ne İşe Yarıyor
Günümüzde GPS hizmeti 1995 yılından beri ABD tarafından herhangi bir kısıtlama ya da kesintiye uğratılmaksızın tüm dünyada hizmet vermekte ve geliştiriciler tarafından sürekli olarak yeni bir kullanım alanı icat edilmektedir. Ayrıca ABD tarafından askeri amaçlar için de aktif olarak kullanılmakla birlikte sivil kullanıcıların ‘mühimmat‘ sayılabilecek kullanımlarına sınırlama getirilmektedir.
Arama-kurtarma çalışmaları, acil durum hizmetleri, güç şebekeleri vs gibi kamu hizmetlerinde,
bankacılık sistemleri, lojistik, araç takip, madencilik vs gibi ticari işlemlerde,
hava tahmini, deprem izleme, çevre koruma vs gibi bilimsel alanlarda ya da
taşıtlar, bilgisayarlar, cep telefonları, akıllı saatler vs gibi cihazlarda bireysel amaçlarla sıklıkla GPS kullanılmaktadır.
Diğerleri : GLONASS – Galileo– BeiDou
GPS tüm dünyanın kullanımına açık bir sistem olmasına rağmen, sonuç itibariyle ABD nin ulusal güvenliğini tesis etmek amacıyla askeri faaliyetler için geliştirildiğinden, ulusal güvenlikleri için endişelenen diğer ülkeleri kendi sistemlerini geliştirmeye itmiştir.
Bu konuda Rusya GLONASS adıyla 1979 da 4 uydulu bir konumlandırma sistemi kurmuştur ama Sovyet Birliği nin dağılması ve akabinde bütçe sorunları nedeniyle bir süre gelişimi yavaşlamıştır. 2010 yılına kadar sadece Rusya yı kapsayan sistem 2011 yılında yörüngedeki 24 uydusu ile tüm dünyayı kapsama alanına almıştır. ( https://www.glonass-iac.ru/en/GLONASS/index.php )
Benzer ulusal güvenlik kaygıları nedeniyle Çin hükümeti de uydu konumlandırma sistemlerine ilgi duymaya başlamış, bu nedenle 1994 yılında Büyük Ayı adını verdikleri BeiDou-1 için çalışmalara başlamış ve 2000 yılına kadar sadece Çin i kapsayan Beidou-1 sistemini tamamlamıştır. 2007 yılında BeiDou-2 için uydu gönderimleri başlamış ve 2012 yılına kadar Asya-Pasific bölgesini kapsayan 14 uydulu BeiDou-2 sistemi tamamlanmıştır. 23 Haziran 2020 yılında ise tüm dünyayı kapsayan 30 uydulu BeiDou-3 sistemi tamamlanmıştır. Böylelikle ABD, Rusya ve Avrupa Birliği ile birlikte tüm dünyayı kapsayan sisteme sahip bir diğer ülke Çin olmuştur. (http://www.csno-tarc.cn/en/system/constellation)
Çin 2004 yılında Avrupa Birliği’nin Galileo projesine dahil olup işbirliği anlaşması imzalasa da bu projedeki yerinin yetersiz olduğunu düşünüp kendi yoluna devam etme kararı almıştır.
ABD, Rusya ve Çin’in özellikle askeri amaçlarla geliştirmeye başladığı uydu konumlandırma sistemlerine Avrupa Birliği de kayıtsız kalamamış ve ilk olarak 1999 yılında Almanya-Fransa-İtalya üçlüsünün öncülüğüyle ortak bir çalışma başlatmaya karar vermiştir. Adını İtalyan astronom Galileo dan alan program kimi zaman bütçe, kimi zaman yönetim sorunlarıyla karşılaşsa da ilk uydusunu 2005 yılında göndererek ilerlemesine devam etmiştir. Galileo, gelişmiş konumlandırma ve zamanlama bilgileri sağlayan Avrupa’nın Küresel Navigasyon Uydu Sistemidir (GNSS). Resmi sitesinde bu programın görevi; Avrupa Birliği hedeflerini desteklemek, kullanıcılara fayda sağlamak, ekonomik büyüme ve rekabet gücü açısından en yüksek getiriyi elde etmek olarak açıklanmıştır. (https://www.gsa.europa.eu/gsa/about-gsa#missionstatement)
Galileo diğer konumlandırma hizmetlerinden daha hassas/tam sonuçlar vermeyi amaçlayarak Avrupa ve Avrupa vatandaşlarına bağımsızlık ve egemenlik, bir dizi çevresel fayda ve Galileo programına özgü birkaç yeni hizmet (Açık Hizmet, Ticari Hizmet, Arama ve Kurtarma) sağlar. 2019 yılında 15. yılını kutlayan Galileo, 2016 yılında İlk Operasyonel Yetenek (Initial Operational Capability=IOC) aşamasına geçerek dünya çapında hizmet vermeye başlamış ve sadece 3 yıl sonra yani 2019 da bir milyar akıllı telefonda kullanılmaya başlamıştır. (https://www.gsa.europa.eu/newsroom/news/gsa-celebrates-1-billion-galileo-smartphone-users) 2020 yılında ise 30 uyduyla Tam Operasyonel Yetenek (Full Operational Capability=FOC) aşamasına geçmesi beklenmektedir.
Galileo diğer uydu konumlandırma sistemlerinden farklı olarak askeri değil sivil kontrol altındadır.
GPS, GLONASS, BeiDou ve Galileo gibi küresel çapta olmasa da Japonya da QZSS (Michibiki) adıyla bölgesel bir uydu konumlandırma sistemi için ilk uyduyu 2010 yılında göndermiştir. Kasım 2018 den beri 4 uyduyla aktif olan bu sistem Japonya’ya yakın boylamlara sahip Asya-Okyanusya bölgelerinde de kullanılmaktadır. (https://qzss.go.jp/en/overview/services/sv02_why.html)
Bölgesel çapta hizmet veren bir diğer uydu konumlandırma sistemi Hindistan’da bulunmaktadır . Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS) : NavIC (https://www.isro.gov.in/irnss-programme)
GLONASS, BeiDou, Galileo gibi küresel çapta kapsama alanı olan sistemlerin GPS e denk olmaya başlaması ile birlikte telefon üreticileri GPS kullanımını destekleyen çiplere ek olarak diğer konumlandırma hizmetlerinin kullanımını destekleyen çipleri de telefonlara dahil etmeye başlamışlardır.
Ayrıca uydu konumlandırma sistemlerine ait bilgileri mobil cihazları üzerinde görüntülemek isteyenler için çeşitli uygulamalar geliştirilmiş ve mobil uygulama mağazalarında yayınlanmıştır. Bu uygulamalar aracılığıyla uydular görüntülenebilmektedir.
Bu konuda uygulama geliştirmek isteyen Android geliştiricileri için uydu sinyallerini takip eden ve çeşitli bilgileri sunan GnssStatus adından bir sınıf bulunmaktadır. Geliştiriciler bu sınıfı kullanarak uyduları izleyen bir uygulama geliştirebilir ve GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, IRNSS, QZSS, SBAS ve Unknown için bilgi döndürebilirler. (https://developer.android.com/reference/android/location/GnssStatus)
Türkiye’deki Çalışmalar
Türkiye’nin uzaya uydu gönderme macerası ilk olarak 1994 yılında Türksat 1A uydusu ile haberleşme amacıyla başlamıştır fakat bu uydu başarısız olup okyanusa düşünce birkaç ay sonra Türksat 1B uydusu gönderilmiş, yörüngesine oturtulmuş, sonrasında da yeni uydular gönderilmeye devam etmiştir. Uydular üzerinden ses, veri, internet, TV ve radyo yayıncılık hizmetleri sağlayan Türksat’ın gönderdiği son uydu Türksat 4B uydusudur ve 2014 yılında gönderilmiştir. Bu uydu ile 500 den fazla TV yayını ve kısmen internet erişimi sağlanmaktadır. Pasif uydular ise mezarlıklar yörüngesine çekilmiştir.
Türkiye’nin ilk millî haberleşme uydusu olacak olan Türksat 6A projesi için TUSAŞ, ASELSAN ve CTECH firmaları ortaklaşa çalışmaya devam etmektedir. Yerli uydu projesinde, uydu ve yer istasyonunda kullanılacak ekipman, yazılım ve birçok alt sistem de millî imkânlarla geliştirilmektedir. Türksat 6A’nın hizmete alınmasıyla beraber Türkiye, haberleşme uydusu üretebilen 10 ülke arasına girmiş olacaktır. (https://www.turksat.com.tr/tr/haberler/turksat-6a-uydusunda-uretim-asamasina-gecildi)
Türksat’ın Ar-Ge faaliyeti olarak yürüttüğü çalışmalardan birisi de uyduları üzerinden bölgesel konumlama sistemi geliştirilmesi yönündedir. Bu kapsamda TürkNAV Bölgesel Konumlama simülatörünün üretimi tamamlanmıştır. TürkNAV sistemi kullanılarak simülasyonlar ve uydu dâhil testler gerçekleştirilmektedir. GPS uydularının konumlama hassasiyetinin artırılması amacıyla çalışan Konumlama Destek Sistemi ile Ankara, İstanbul, Eskişehir, İzmir, Muğla ve Erzurum illerinde gerçekleştirilen ölçümlerde santimetre seviyesinde hassasiyet yakalanmıştır. (https://www.turksat.com.tr/sites/default/files/uydu/uydu_katalogu.pdf) (https://www.uab.gov.tr/uploads/pages/bakanlik-yayinlari/ulasan-ve-erisen-turkiye-2015.pdf)
Türkiye’nin uzay çalışmaları Türksat’ın haberleşme uyduları ile sınırlı kalmamış, yer-gözlem uyduları ile genişlemiştir. Yer-gözlem uyduları, haritacılık, şehir planlama, afet takip, çevre, tarımsal faaliyetler, istihbarat gibi konularda yardım alınan uydulardır. Bu amaçla ilk olarak İngiliz Surrey Satellite Technology Limited firması ortaklığıyla BİLSAT uydusu 2003 yılında yörüngeye yerleştirilmiştir. Bu uydunun üretim aşamasından elde edilen bilgi ve tecrübelerle tamemen yerli olarak üretilmiş olan ikinci yer-gözlem uydusu RASAT 2011 yılında fırlatılmıştır. (https://uzay.tubitak.gov.tr/sites/images/trrasat.pdf) Yer-gözlem amaçlı diğer bir uydu olan İMECE uydusunun ise Haziran 2020 itibariyle montaj ve testleri tamamlanmış, yakın bir tarihte fırlatılması beklenmektedir.
Haberleşme ve yer-gözlem uydularına ek olarak keşif ya da casus uydu olarak adlandırılan, askeri amaçlı donanım ve yazılımları içeren uydular için de çalışmalar başlatılmıştır. İlk olarak Göktürk-1 projesi için 2009 yılında TELESPAZIO firması ile işbirliği imzalanmış fakat Fransız ve İtalyan ortaklığı bu firmaya İsrail’in yaptığı engelleyici baskılar nedeniyle Göktürk-1 projesi gecikmiştir. Bu nedenle yerli imkanlarla (donanım %80, yazılım %100) geliştirilmeye başlanan Göktürk-2 uydusu 2012 yılında fırlatılmıştır. Göktürk-2 uydusu Türkiye’nin yüksek yersel çözünürlüğe sahip ilk uydusudur. Hava Kuvvetleri envanterine dahil edilen Göktürk-2 uydusu herhangi bir kısıtlama olmaksızın Türkiye ve dünyanın her yerinden görüntü alma ve bunları yer istasyonlarına ulaştırma kabiliyetindedir ve halen uzaydaki aktif görevine devam etmektedir. Göktürk-1 uydusu ise ancak 2016 yılında fırlatılabilmiştir. Göktürk-3 SAR uydusunun fırlatılabilmesi için de çalışmalar devam etmektedir.
Türkiye bir yandan uzaydaki filosunu genişletmeye devam ederken diğer yandan harp kabiliyetlerini geliştirmek adına uydu sistemlerinden (GNSS) bağımsız olarak çalışan TerraFlite Arazi Destekli Otonom Seyrüsefer adıyla bir ürün geliştirmiştir. STM tarafından sunulan bu ürünle birlikte, GPS uydularından düzgün sinyal alınamaması durumlarında, sisteme önceden girilmiş arazi bilgilerinden faydalanarak hava araçlarının hareket kabiliyetlerini devam ettirebilmesine olanak sağlayan bir algoritma sayesinde, araçların otonom olarak yer/yön tayini yapabilmesi sağlanmıştır. 2012 yılında Ar-Ge süreci başlayan ürün 2017 yılı itibariyle TSK araçlarına dahil edilmeye başlanmıştır. (https://www.stm.com.tr/tr/cozumlerimiz/komuta-kontrol/terraflite)
Gelinen Nokta : Fayda ve Enkaz
Devletlerin uzayla ilgili çalışmaları, başlangıçta hayali bile kurulmamış pek çok yeniliğe pek çok bilimsel keşfe ve ulusal savunma alanında pek çok başarıya sebep olmuştur. Bu nedenle uzay çalışmalarına olan ilgi devletler düzeyinde her geçen gün katlanarak artırmıştır. Cep telefonlarımızda yaygın olarak kullandığımız “konum” özelliğinin arkasındaki GPS teknolojisinin ve onun tetiklediği diğer konumlandırma teknolojilerinin beraberinde getirdiği yenilikler bu gelişmelerden sadece birisidir.
Uzay araştırmalarına özel sektörün de katılmasıyla birlikte uzay sahası pek çok uzay aracına ev sahipliği yapar hale gelmiştir. Böylelikle artan uzay trafiği, uzayın artık kullanılmayan atıklarla dolmasına ve bir çöp yığınına dönmesine de neden olmuştur. (Space Debris) (https://www.esa.int/Safety_Security/Space_Debris)
Teknolojik gelişmişlikle doğru orantılı olarak artan çöp sorunu hem yeryüzü için hem gökyüzü için vahim bir noktaya gelmiştir. Uzay macerasının ilk zamanlarında akla bile gelmeyen bu sorun için uzay ajansları, üniversiteler, özel sektör vs bu konuda çözüm üretmeye ve yeni uzay araçlarının çöp bırakmayacak şekilde tasarlanması için çalışmalar yapmaya başlamışlardır. Küçük boyutlu ama yüksek bir hızla başıboş olarak dönen çöp yığınlarının, birbirlerine ya da faaliyette olan herhangi bir uzay aracına çarpmasıyla oluşacak istenmeyen etkilerden korunabilmek adına çeşitli projeler geliştirilmektedir.
Uzaylılar üstümüze gülecek 🙂
Yeryüzündeki çöplerin dönüştürülmesi/yönetilmesi konusunda ortak bir tavır almaktan, kayda değer bir başarı göstermekten aciz devletlerin, uzay araçlarının üretimi ve gönderilmesi aşamasında çöp hassasiyeti sergilemesini beklemek ya da bu konuda ciddi bir mesafe katedeceğine inanmak şu aşamada pek mümkün görünmüyor doğrusu. Bu işin sonu olsa olsa aşağıdaki çalışmada gösterildiği gibi olabilir :