ก่อนจะมีจีพีเอส โลกเราใช้ระบบอะไรในการนำทาง
ไฮเปอร์โบลา (Hyperbola) เป็นหนึ่งในเส้นโค้งที่เกิดจากภาคตัดกรวย ลักษณะของมันเป็นโค้งเว้าคล้ายกับพาราโบลา แต่มันไม่ใช่พาราโบลา เนื่องจากมันไม่สามารถนำมาซ้อนทับกันได้อย่างพอดี
เราสามารถเข้าใจความแตกต่างระหว่างไฮเปอร์โบลากับพาราโบลาได้จากลักษณะวงโคจรแบบหลุดออกจากแรงโน้มถ่วง
วัตถุที่มีความเร็วมากพอจะหลุดออกจากแรงโน้มถ่วงของดาวดวงหนึ่งพอดีจะมีเส้นทางเป็นโค้งพาราโบลา แต่ถ้าวัตถุมีความเร็วมากกว่านั้นมันจะหลุดออกไปด้วยเส้นทางรูปไฮเปอร์โบลาซึ่งมีลักษณะความโค้งที่แตกต่างออกไปนั่นเอง
ความแตกต่างอีกอย่างคือ โค้งไฮเปอร์โบลาจะเกิดขึ้นสองฝั่งแบบสมมาตรกัน
โค้งไฮเปอร์โบลาที่เห็นได้ง่ายที่สุด อยู่ที่หัวนอนเรา
หากมีโคมไฟหัวนอนที่ด้านบนเปิดเป็นช่องรูปวงกลม เมื่อนำไปเปิดใกล้ๆกับกำแพง ขอบของแสงไฟจะมีลักษณะเป็นโค้งรูปไฮเปอร์โบลา (ถ้าไม่มีโคมไฟ สามารถใช้ไฟฉายทั่วไปที่ปากกระบอกเป็นวงกลม ฉายใส่กำแพงแบบตั้งกระบอกขึ้นไปตรงๆ)
ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ที่ระบบการรับส่งสัญญาณและการประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์ไม่ได้ทรงพลังอย่างทุกวันนี้
ระบบนำร่อง (Navigation system) เพื่อการระบุตำแหน่งของเรือเดินสมุทรและเครื่องบินนั้นเต็มไปด้วยปัญหาและความท้าทาย
สมมติว่ามีเสาส่งสัญญาณวิทยุสองต้น ส่งคลื่นวิทยุออกไปรอบๆอย่างต่อเนื่องโดยมีรูปแบบสัญญาณขึ้นลงเหมือนคลื่นน้ำที่แผ่ออกไปตลอดเวลา
ถ้าผู้รับสัญญาณสามารถรับสัญญาณจากเสาทั้งสองต้นได้พร้อมกันพอดีเป๊ะ นั่นหมายความว่าผู้รับสัญญาณอาจอยู่ที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งบนแนวกลางระหว่างเสา
แต่ถ้าผู้รับสัญญาณได้สัญญาณจากเสาด้านขวาก่อน แล้วจึงได้สัญญาณจากเสาด้านซ้ายตามมา ภายใน 1 วินาที คำถามคือ ตำแหน่งที่ผู้รับสัญญาณอยู่นั้นเป็นตรงไหนได้บ้าง?
คำตอบคือ ตำแหน่งที่จะรับสัญญาณจากเสาขวามือได้เร็วกว่าเสาด้านซ้าย 1 วินาที จะมีลักษณะเป็นเส้นโค้งอ้อมเสาด้านขวา ซึ่งโค้งเส้นนี้คือ ไฮเปอร์โบลา
ถ้ารับสัญญาณจากเสาต้นขวาได้เร็วกว่าเสาต้นซ้าย 2 วินาที ตำแหน่งที่เป็นไปได้จะวางอยู่บนโค้งไฮเปอร์โบลาอีกเส้นที่ใกล้เสาด้านขวามากขึ้น
เทคโนโลยีนี้นำนิยามของโค้งไฮเปอร์โบลามาใช้ให้เกิดประโยชน์
นิยามของไฮเปอร์โบลาคือ หากเราลากเส้นตรงจากโฟกัสหนึ่งของไฮเปอร์โบลาไปยังจุดใดๆบนเส้นโค้งนี้ แล้วลากเส้นตรงอีกเส้นจากจุดโฟกัสอีกจุดไปยังตำแหน่งบนโค้งนั้น ผลต่างของความยาวเส้นตรงทั้งสองเส้นจะคงที่เสมอ
ดังนั้นหากต้องการระบุตำแหน่งของเรือให้ชัดเจน จึงต้องใช้เสาอย่างน้อยอีกต้นหนึ่งคอยส่งสัญญาณเพื่อให้เกิดไฮเปอร์โบลาอีกเส้นมาตัดจนสามารถระบุตำแหน่งของผู้รับสัญญาณได้
ระบบการส่งสัญญาณเพื่อระบุตำแหน่งนี้ เรียกว่า Hyperbolic navigation ซึ่งใช้ในช่วงแรกๆของการนำร่อง (เช่น ระบบชื่อ LORAN ของสหรัฐอเมริกา ฯลฯ) การนำร่องด้วยระบบไฮเปอร์โบลิกนั้นเรียบง่าย ตัวรับสัญญาณเพียงแค่วัดผลต่างของเวลาที่ได้รับสัญญาณจากเสาทั้งสามต้นก็เพียงพอต่อการระบุตำแหน่งแล้ว
ส่วนระบบอย่าง GPS นั้น ตัวรับสัญญาณ (มือถือ) ต้องมีวิธีการเซตสัญญาณให้ตรงกับตัวปล่อยสัญญาณ (ดาวเทียม) อีกทั้งตัวปล่อยสัญญาณยังต้องจับเวลาได้อย่างแม่นยำและมีเสถียรภาพสูงซึ่งในสมัยก่อนทำไม่ได้
แต่เมื่อระบบ GPS อันแม่นยำถือกำเนิดขึ้น การนำร่องด้วย Hyperbolic navigation ก็ได้รับความนิยมลดลง
อย่างไรก็ตาม ใช่ว่าระบบ Hyperbolic navigation จะหายไปเลย ในปี ค.ศ. 2015 นักวิจัยชาวญี่ปุ่นได้เสนอไอเดียลงในวารสาร Sensors ซึ่งเป็นวารสารด้านงานวิจัยเซนเซอร์ชื่อดัง ว่า ระบบ Hyperbolic navigation อาจเหมาะกับการนำมาประยุกต์ใช้กับการระบุตำแหน่งที่แม่นยำสุดๆได้ในระดับเซนติเมตรในห้องปิด (อย่างห้องประชุมหรือร้านค้า)ซึ่งอาจนำไปประยุกต์ได้หลากหลาย
ปืดท้ายด้วยเรื่องเทคโนโลยีด้านทัศนศาสตร์ที่ล้ำยุคที่สุดในโลกคือ เทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์หลายแบบใช้กระจกรวมแสงเป็นโค้งพาราโบลา หากแสงเดินทางขนานกับแนวของกล้องโทรทรรศน์อย่างสมบูรณ์ก็ไม่มีปัญหาอะไร เพราะกระจกพาราโบลาจะรวมแสงไปที่จุดโฟกัสได้อย่างแม่นยำ
แต่หากเราเล็งไปที่วัตถุได้อย่างไม่สมบูรณ์เพียงเล็กน้อยจะทำให้การโฟกัสเกิดขึ้นไม่สมบูรณ์ ภาพที่ได้จะเกิดความคลาดที่เรียกว่า comatic aberration เรียกสั้นๆว่า coma ที่หมายถึงหางของดาวหาง
กล่าวคือ แทนที่จะเห็นภาพชัดเจน ภาพที่ได้จะแยกออกเป็นหลายๆชิ้นซ้อนกันซึ่งแต่ละชิ้นจะมีขนาดเล็กลงจนมีลักษณะเหมือนหางของดาวหาง
แนวทางหนึ่งที่ถูกเสนอเพื่อแก้ไขความคลาดแบบ Coma เกิดขึ้นในช่วงปี ค.ศ. 1910 โดย George Willis Ritchey นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ร่วมกับ Henri Chrétien นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส
โดยพวกเขาเสนอว่าหากใช้กระจกหลักเป็นโค้งที่มีชื่อว่า ไฮเปอร์โบลา เพื่อรวมแสงให้สะท้อนไปยังกระจกอีกชิ้นที่เป็นโค้งไฮเปอร์โบลาเช่นกัน จะสามารถลดความคลาดแบบ coma จนให้ภาพที่คมชัดได้ แม้ว่าจะกล้องจะเอียงทำมุมกับวัตถุที่สังเกตบ้างก็ตาม
กล้องโทรทรรศน์ดังกล่าวมีชื่อว่า Ritchey–Chrétien telescope (เรียกย่อๆว่า RCT) ซึ่งให้ผลลัพธ์น่าพึงพอใจ จนกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่จำนวนมากอาศัยหลักการเดียวกันนี้ในการสร้าง ไม่ว่าจะเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่โคจรอยู่รอบโลกจนถึงกล้องโทรทรรศน์เคก (Keck Observatory) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์คู่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 10 เมตร
อ้างอิง
- 9
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
