[이재구코너]하늘로 쏘아올린 나침반,GPS ⑪실시간 서비스

11■더 정확한 위치측정방식을 찾아서...시간항법 등장

“실시간으로 제공되는 좀 더 정확한 위치확인 방법은 없을까?“

1964년 봄. 해군연구소의 로저 이스턴은 고민에 빠져 있었다.

밀턴 로젠박사와 뱅가드위성 설계에도 참여했었고 익스플로러,뱅가드위성을 추적하는 위치추적시스템(미니트랙)에도 관여했던 그는 갈증을 느끼고 있었다.

4년전 발사에 성공한 트랜짓 위성데이터의 수정후 정확도는 10~20m급까지도 올라가는 등 이전보다 크게 향상됐지만 여전히 몇가지 단점을 가지고 있었다. 실시간 위치추적이 불가능했다. 전세계적인 실시간 서비스를 할 수 없었다. 이는 도플러원리를 이용하는 측위방식 특성상 데이터 업데이트가 느려질 수 밖에 없던 때문이었다. 더 정확한 위치를 알고 싶다는 요구도 부쩍 늘었다.

트랜짓 위성방식 항법문제 해결사로 나선 사람은 해군의 이른바 타이메이션프로그램 팀이었다.

1964년 4월. NRL의 로저 L. 이스턴(Roger L. Easton)은 주신호와 함께 다양한 신호를 보내기 위한 컨셉트를 생각해 냈다.

로저 이스턴 팀은 이러한 '시간을 이용한 항법'이라는 의미를 가진 위성을 표현하기 위해 '시간(TIME)'과 항법, 즉 내비게이션(NAVIGATION)'이란 단어를 결합시켜 타이메이션(TIMATION)이란 신조어를 만들어냈다.

이어 NRL은 위성신호를 받는 지상 관측자에게 정확한 위치와 정확한 시간을 제공하는 내용의 타이메이션(TIMATION )프로젝트에 착수했다.

로저 이스턴은 또 위성간 오차를 이용한 삼변측량(三邊測量)법을 생각해 냈다. 이 방식은 삼각형 기하학을 이용해 물체의 상대 위치를 구하는 것으로서 정확하고도 유일한 위치를 알기 위해 최소한 3개의 기준점을 필요로 했다, 타이메이션위성은 두 개 이상의 기준점, 그리고 물체와 각 기준점과의 거리를 활용해 위치를 알아낼 수 있었다.

타이메이션 위성에 장착된 시계의 시간은 만유인력(중력)이 가장 강력하게 작용하는 지상에 있는 마스터시계의 표준시간과 오차를 보일 수 밖에 없었다. 위성에 실린 시계는 정기적으로 지상에 있는 마스터시계의 시간을 업데이트 받도록 돼 있었다. NRL과학자들은 타이메이션 위성 컨셉트가 위치확인 과정을 단순화·가속화할 뿐만 아니라 이를 더욱더 정확하게 해 줄 것임을 깨달았다.

이를 위해 타이메이션 팀은 ▲위성에 장착할 향상된 수정주파수 표준 마련 ▲전세계의 위치를 아우르며 확인시켜 줄 가장 효율적인 인공위성 군(群)을 배치하는 배치방식 결정에 여념이 없었다. 이들은 결국 위성기지국에서 위성위치를 지속적으로 추적할 수 있게 해 줄 궤도를 계산해 냈다.

1967년 5월31일. 마침내 최초로 시간항법 방식을 적용해 정확한 위치를 알려줄 타이메이션 위성이 발사됐다.

전송주파수는 트랜짓 위성과 거의 같은 400MHz였다. 일단 시험적으로 로켓 한 대가 발사됐다. 최초의 타이메이션 위성은 북극 상공 500마일상공 궤도에 정착했다.

2년후인 1969년 타이메이션2가 발사됐다. 이 위성은 150MHz와 400MHz의 두 개 주파수를 사용했고 이 위성이 제공하는 위치정밀도는 10m까지 높아졌다.