บทความโดย : Capt. Nemo - กัปตัน นีโม

ระบบวิทยุหาที่เรือ (RADIO NAVIGATION SYSTEM)

ระบบวิทยุหาที่เรือใช้การแพร่คลื่นวิทยุในการหาตำบลที่เรือ โดยแบ่งออกได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือระบบวิทยุหาทิศซึ่งให้ค่าแบริ่งจากการส่งคลื่นวิทยุเป็นบีมเส้นตรง (ระบบ A-N) หรือการใช้เสาอากาศแบบหาทิศ (RADIO DIRECTION FINDER) และระบบไฮเปอร์บอลิค (HYPERBOLIC RADIO NAVIGATION) ซึ่งให้เส้นตำบลที่จากการเปรียบเทียบเวลาหรือเฟสจากสถานีส่งสามแห่งขึ้นไป

ความเป็นมาของการค้นพบคลื่นวิทยุ เริ่มขึ้นเมื่อปี ค.ศ.๑๘๓๒ (พ.ศ.๒๓๘๕ – ตรงกับสมัยรัชกาลที่ ๓) ไมเคิล ฟาราเดย์ (MICHAEL FARADAY) ชาวอังกฤษได้เสนอทฤษฎีว่าด้วยคลื่น พลังงานที่เกิดจากความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก แต่ความรู้ทางคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ในสมัยนั้นยังไม่สามารถพิสูจน์ทฤษฎีของฟาราเดย์ได้ ต่อมาในปี ค.ศ.๑๘๕๕ (พ.ศ.๒๓๙๘ – ตรงกับสมัยรัชกาลที่ ๔) เจมส์ แมกซ์เวลล์ (JAMES MAXWELL) ชาวอังกฤษได้พิสูจน์ทฤษฎี ความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของฟาราเดย์ได้ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์ แต่ก็ยังไม่มาใครสามารถพิสูจน์ทฤษฎีและสมการ ดังกล่าวได้ด้วยการทดลอง จนกระทั่งในปี ค.ศ.๑๘๘๗ (พ.ศ.๒๔๓๐ – ตรงกับสมัยรัชกาลที่ ๕) ไฮน์ริค เฮิรตซ์ (HEINRICH HERTZ) ชาวเยอรมัน ได้ออกแบบการทดลองแพร่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือคลื่นวิทยุ โดยใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ความถี่สูง และสามารถวัดความยาวคลื่นและความถี่ได้ตรงตาม การคำนวณด้วยสมการของแมกซ์เวลล์

สงครามโลกทั้งสองครั้งในช่วงต้นศตวรรษที่ ๒๐ มีส่วนสำคัญในการเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีในหลายๆ ด้าน และคลื่นวิทยุได้ถูกนำมาใช้ในการนำทางเครื่องบินทิ้งระเบิดระยะไกลอย่างได้ผล โดยรูปแบบแรกของระบบนำทางด้วยคลื่นวิทยุเรียกว่าระบบ A-N ซึ่งใช้การส่งสัญญาณมอร์ส A (• –) และ N (– •) จากเสาอากาศสองแห่งพร้อมกัน หากนักบินรักษาระยะระหว่างเสาอากาศทั้งสองแห่งเท่ากันก็จะได้ยินเสียงสัญญาณมอร์ส A และ N ซ้อนกันเป็นโทนสัญญาณคงที่ แต่ถ้านักบินอยู่ใกล้เสาอากาศเสาใดเสาหนึ่งมากกว่าก็จะได้ยินสัญญาณมอร์สจากเสานั้นดังกว่า โดยฝ่ายเยอรมันได้ใช้ระบบนำทางด้วยคลื่นวิทยุนี้ในการนำเครื่องบินไป ทิ้งระเบิดบนเกาะอังกฤษ ทำให้สามารถทิ้งระเบิดโจมตีอังกฤษได้แม้ในเวลากลางคืน

ระบบ A-N สามารถให้แบริ่งคงที่ได้เพียงแบริ่งเดียวจากเสาอากาศหนึ่งคู่ ซึ่งเหมาะกับการนำเครื่องบินเข้าหาที่หมาย แต่ไม่เหมาะกับการเดินเรือในทะเล จึงได้มีการพัฒนาเครื่องวิทยุหาทิศ (RADIO DIRECTION FINDER – RDF) ขึ้น ซึ่งสามารถใช้บอกแบริ่งจากสถานีส่งได้ทุกทิศทาง และนักเดินเรือสามารถหาที่เรือได้จากจุดตัดระหว่างเส้นแบริ่งสองเส้นจากสถานีส่งสองแห่ง

ระบบวิทยุหาที่เรืออีกประเภทหนึ่งเรียกว่าระบบวิทยุหาที่เรือแบบไฮเปอร์บอลิค (HYPERBOLIC RADIONAVIGATION) ได้ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่สอง ระบบวิทยุหาที่เรือประเภทนี้อาศัยความต่างของเวลาที่สัญญาณวิทยุจากสถานีส่งสองแห่งเดินทางมาถึงเครื่องรับ โดยค่าความต่างของเวลาจากสถานีส่งหนึ่งคู่จะให้เส้นตำบลที่แบบไฮเปอร์บอลิค (HYPERBOLIC LINE OF POSITION) หนึ่งเส้น และตำบลที่เรือแน่นอน (ELECTRONIC FIX) สามารถหาได้จากจุดตัดของเส้นตำบลที่ไฮเปอร์บอลิคสองเส้น โดยอาศัยสถานีส่งสองคู่ (จากสถานีส่งอย่างน้อยสามแห่ง) ระบบวิทยุหาที่เรือแบบไฮเปอร์บอลิคแบบแรกที่ถูกพัฒนาขึ้นคือระบบ GEE ของอังกฤษในปี ค.ศ.๑๙๔๒ (พ.ศ.๒๔๘๕) ซึ่งใช้ย่านความถี่ ๓๐ – ๘๐ เมกะเฮิรตซ์ และต่อมาในปี ค.ศ.๑๙๔๓ (พ.ศ.๒๔๘๖) สหรัฐอเมริกาก็ได้พัฒนาระบบ LORAN (ย่อมาจาก LONG RANGE NAVIGATION) ซึ่งประกอบด้วยสถานีส่งกว่า ๗๐ แห่ง ส่งสัญญาณในย่านความถี่ ๑๘๕๐ – ๑๙๕๐ กิโลเฮิรตซ์ มีระยะทำการกว่า ๖๐๐ ไมล์ ครอบคลุมพื้นที่เกือบ หนึ่งในสามของโลก

การพัฒนาเทคโนโลยีวิทยุความถี่ต่ำหลังจากสงครามโลกครั้งที่ ๒ ทำให้ระบบ LORAN ได้ถูกพัฒนาต่อมาเป็น LORAN-C ในช่วงต้นทศวรรษที่ ๑๙๕๐ ระบบ LORAN-C ประกอบด้วยกลุ่มสถานีส่งหลายแห่งห่างกันหลายร้อยไมล์ในหลายประเทศ โดยแต่ละกลุ่มประกอบด้วยสถานีแม่ ๑ สถานีและสถานีย่อย ๒ – ๔ สถานี ซึ่งสถานีแม่และสถานีย่อยนี้จะส่งสัญญาณวิทยุแบบ PULSE ด้วยความถี่ ๑๐๐ กิโลเฮิรตซ์ ออกมาตามลำดับ จากนั้นเครื่องรับบนเรือจะคำนวณค่าความต่างระหว่างระยะทางถึงสถานีแม่กับสถานีย่อยจากเวลาต่างของคลื่นวิทยุที่ได้รับ และแสดงค่าระยะต่างนั้นสำหรับพล๊อตบนแผนที่พิเศษที่มีเส้นไฮเปอร์บอลิค หรือแสดงค่าละติจูดและลองจิจูดโดยตรง ระบบ LORAN-C ให้ตำบลที่ที่มีความถูกต้อง (ACCURACY) และความแม่นยำ (PRECISION) สูง โดยมีค่าความถูกต้อง ๐.๑ – ๐.๒ ไมล์ และความแม่นยำ ๕๐ เมตร

ระบบวิทยุหาที่เรือที่สำคัญอีกระบบคือระบบ OMEGA ซึ่งถูกริเริ่มพัฒนาขึ้นโดย ทร.สหรัฐฯ ในปี ค.ศ.๑๙๔๗ (ก่อนหน้าระบบ LORAN-C เล็กน้อย) แต่เนื่องจากปัญหาความยุ่งยากทางเทคนิค ทำให้ต้องใช้เวลากว่า ๒๐ ปี กว่าจะเริ่มใช้งานได้ และสามารถใช้งานได้โดยสมบูรณ์ใน ปี ค.ศ.๑๙๘๒ (พ.ศ.๒๕๒๕) ระบบ OMEGA ประกอบด้วยสถานีส่ง ๘ สถานีทั่วโลก แต่ละสถานีตั้งอยู่ห่างกัน ๕,๐๐๐ – ๖,๐๐๐ ไมล์ ส่งสัญญาณวิทยุในย่านความถี่ต่ำมาก (๑๐ – ๑๔ กิโลเฮิรตซ์) ให้ระยะครอบคลุมทั่วโลก ระบบ OMEGA เป็นระบบวิทยุหาที่เรือแบบไฮเปอร์บอลิคเช่นเดียวกับระบบ LORAN-C แต่ต่างกันตรงที่ระบบ OMEGA ส่งสัญญาณแบบ CW ความถี่ต่ำมาก ๔ ความถี่ และใช้การเปรียบเทียบเฟสของคลื่น CW ในการคำนวณหาตำบลที่ ระบบ OMEGA ให้ที่เรือที่มีความถูกต้องแม่นยำ ๑ – ๒ ไมล์ ตลอด ๒๔ ชั่วโมง ทั่วโลก

การค้นพบคลื่นวิทยุของเฮิรตซ์นอกจากจะทำให้เกิดการพัฒนาระบบหาที่เรือด้วยวิทยุแล้ว คลื่นวิทยุยังได้ถูกนำมาใช้ในการตรวจจับวัตถุในระยะไกล ในปี ค.ศ.๑๙๓๕ (พ.ศ.๒๔๗๘) ROBERT WATSON-WATT ชาวอังกฤษได้คิดค้นระบบตรวจจับเครื่องบินด้วยการแพร่คลื่นวิทยุออกไปแล้วตรวจจับคลื่นที่สะท้อนกลับมา และในปี ค.ศ.๑๙๓๙ อังกฤษได้สร้างสถานีเรดาร์ขึ้นหลายแห่งตามแนวฝั่งตะวันออกเพื่อตรวจจับเครื่องบินทิ้งระเบิดที่จะมาโจมตีเกาะอังกฤษ โดยแต่ละสถานีจะโทรศัพท์แจ้งข้อมูลเป้าไปยังศูนย์รวบรวมข้อมูลกลางซึ่งทำหน้าที่พล๊อตติดตามสถานการณ์รวม และอีกไม่กี่ปีต่อมาได้มีการพัฒนาหลอด MAGNETRON ทำให้เรดาร์มีความยาวคลื่นสั้นลงและมีกำลังส่งสูงขึ้น ส่งผลให้เสาอากาศมีขนาดเล็กลงจนกระทั่งสามารถนำมาติดตั้งบนเรือได้ จึงได้เกิดการพัฒนาเรดาร์เดินเรือขึ้น

:: หน้าที่ 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 ::