Lời nói dối giữa sa mạc đã tạo ra GPS

Thực tế, tín hiệu GPS đầu tiên không hề đến từ ngoài không gian. Nó đến từ một vùng đất đầy bụi bặm, nắng cháy tại sa mạc Arizona.

Có lẽ bạn luôn cho rằng hệ thống định vị toàn cầu phụ thuộc hoàn toàn vào các vệ tinh quay quanh quỹ đạo cách chúng ta hàng ngàn dặm. Đó chính xác là cách hệ thống này vận hành ngày nay.

Nhưng vào cuối thập niên 1970, các kỹ sư hàng không vũ trụ đã đối mặt với một bài toán “con gà và quả trứng” hóc búa. Họ khao khát được thử nghiệm các bộ thu định vị mới, nhưng lại không thể thử nghiệm nếu không có vệ tinh trên quỹ đạo.

Đồng thời, họ cũng không thể giải trình cho chi phí khổng lồ của việc phóng tên lửa nếu chưa chứng minh được là bộ thu hoạt động tốt. Ngân sách đơn giản là không cho phép thực hiện một canh bạc rủi ro ngoài không gian.

Giải pháp của họ đơn giản đến mức thiên tài. Họ đã xây dựng một mạng lưới không gian giả ngay tại Trái Đất.

Chòm sao ngược

Để thực hiện kế hoạch này, quân đội đã thiết lập một cơ sở thử nghiệm tối mật. Nó được gọi là Inverted Range (Dải Nghịch đảo), nằm tại bãi thử Yuma hẻo lánh.

Thay vì nhìn lên bầu trời, các máy bay thử nghiệm lại nhìn xuống mặt đất. Các kỹ sư đã lấy đúng những bộ phát vô tuyến dự định đưa vào không gian và gắn chúng lên các tháp cao rải rác khắp mặt sa mạc.

Những bộ phát dưới mặt đất này được gọi là “pseudolites” (viết tắt của vệ tinh giả). Chúng phát ra tín hiệu mô phỏng để đánh lừa các bộ thu rằng chúng đang kết nối với một mạng lưới quỹ đạo khổng lồ.

Đây chính là kiểu lịch sử ít người biết khiến bạn phải suy nghĩ lại về các công nghệ hằng ngày. Nó cũng hé lộ The Desert Secret Behind Your Map. Các con số nghe có vẻ bất khả thi cho đến khi bạn kiểm tra lại các nguyên lý vật lý. Một bộ thu định vị cần tín hiệu từ bốn điểm riêng biệt để tính toán vị trí ba chiều.

Bằng cách cho một chiếc máy bay đã qua cải tiến bay qua bốn tòa tháp được đặt cẩn thận trên sa mạc, các kỹ sư có thể mô phỏng hoàn hảo cấu trúc hình học của không gian. Khi đó, chiếc máy bay đóng vai trò là Trái Đất, còn mặt đất lại đóng vai trò là bầu trời.

Toán học của sự lừa dối

Việc thử nghiệm “ngược đời” này cực kỳ rủi ro dưới góc độ kỹ thuật. Nếu các bộ phát trên sa mạc được đo đạc sai lệch dù chỉ vài inch, sai số sẽ nhân lên theo cấp số nhân.

Tất cả chúng ta đều thấy điều gì sẽ xảy ra khi toán học hàng không vũ trụ sai sót. Bạn chỉ cần đọc về The Math Typo That Killed A Spaceship để hiểu được tầm quan trọng khổng lồ của những phép tính này.

Nhưng khoan đã - nếu họ đã thử nghiệm mọi thứ hoàn hảo trên mặt đất, tại sao hệ thống GPS dân sự thời kỳ đầu lại thiếu chính xác đến vậy?

Điều đó đưa chúng ta đến với tín hiệu giả thứ hai. Khi các vệ tinh thật cuối cùng cũng được phóng lên, chính phủ đã cố tình làm giảm chất lượng dữ liệu công cộng.

Lời nói dối có chủ đích

Chương trình này được gọi là Selective Availability (Tính sẵn có chọn lọc). Theo official history of the Global Positioning System, quân đội muốn ngăn chặn các lực lượng đối phương sử dụng tín hiệu có độ chính xác cao của Mỹ để chống lại chính họ.

Nếu bạn mua một thiết bị GPS dân sự vào những năm 1990, vị trí mà nó hiển thị về mặt kỹ thuật là một lời nói dối. Vệ tinh đã gửi đến thiết bị của bạn một sai số ngẫu nhiên và chập chờn.

Màn hình có thể hiển thị bạn đang lái xe trên đường cao tốc, trong khi dữ liệu thô lại định vị bạn đang ở dưới hồ nước cách đó hàng trăm mét. Chỉ các bộ thu quân sự mới có khóa giải mã để mở được tọa độ thực.

Công chúng đã phải sống chung với dữ liệu vị trí giả mạo và kém chất lượng này trong nhiều năm. Phải cho đến năm 2000, sai số có chủ đích này mới chính thức bị loại bỏ vĩnh viễn theo lệnh của Tổng thống.

Đột nhiên, chỉ sau một đêm, mọi bộ thu dân sự trên hành tinh đã trở nên chính xác gấp mười lần. Một hệ thống được xây dựng dựa trên sự lừa dối cuối cùng đã bắt đầu nói lên sự thật với công chúng.

Ngày nay, bạn tin tưởng vào một chấm xanh nhấp nháy để dẫn đường qua những thành phố xa lạ và những cung đường tối tăm. Nhưng lần tới khi mở bản đồ ra, hãy tự hỏi mình điều này.

Có bao nhiêu phần của thế giới kỹ thuật số xung quanh chúng ta vẫn đang hoạt động dựa trên một sai số có chủ đích?