Truyền thông Vệ tinh và Định vị Toàn cầu (GPS)

LEO (Quỹ đạo Trái Đất tầm thấp) gần Trái Đất, phù hợp cho vệ tinh quan sát và Internet tốc độ cao (như Starlink). MEO (Quỹ đạo Trái Đất tầm trung) là nơi đặt các hệ thống định vị như GPS. GEO (Quỹ đạo địa tĩnh) ở rất xa, nơi vệ tinh có vẻ "đứng yên" so với một điểm trên mặt đất, lý tưởng cho vệ tinh viễn thông và truyền hình.

Tín hiệu GPS được phát từ các vệ tinh cách xa hơn 20,000 km. Khi đến Trái Đất, chúng rất yếu (yếu hơn cả nhiễu nền vũ trụ). Do đó, chúng dễ dàng bị các vật cản lớn như tòa nhà, núi non, hoặc thậm chí là tán lá cây rậm rạp chặn lại.

Các hệ thống định vị toàn cầu (GNSS) khác bao gồm GLONASS của Nga, Galileo của Liên minh Châu Âu, và BeiDou của Trung Quốc. Hầu hết các điện thoại thông minh hiện đại đều có thể sử dụng tín hiệu từ nhiều hệ thống này để tăng độ chính xác.

Thuyết tương đối của Einstein đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Do tốc độ cao (Thuyết tương đối hẹp) và trường hấp dẫn yếu hơn (Thuyết tương đối rộng), đồng hồ trên vệ tinh GPS chạy nhanh hơn một chút so với đồng hồ trên mặt đất. Nếu không tính toán và hiệu chỉnh sự khác biệt này, hệ thống GPS sẽ sai lệch tới vài km mỗi ngày.

SNR là Tỷ lệ Tín hiệu trên Nhiễu. Nó đo lường cường độ của tín hiệu vệ tinh so với nhiễu nền. SNR càng cao, tín hiệu càng rõ ràng và đáng tin cậy, góp phần vào việc xác định vị trí chính xác hơn.

Điện thoại di động dựa vào các trạm phát sóng mặt đất (BTS). Ở những vùng sâu vùng xa không có BTS, chúng sẽ mất sóng. Điện thoại vệ tinh không cần BTS, nó kết nối trực tiếp với các vệ tinh trên quỹ đạo, do đó có thể hoạt động ở bất kỳ đâu miễn là nhìn thấy bầu trời.

Là một nhóm các vệ tinh nhân tạo hoạt động phối hợp với nhau như một hệ thống. Ví dụ, hệ thống GPS và Starlink đều là các chòm sao vệ tinh.

Là khoảng thời gian trễ từ khi tín hiệu được gửi đi cho đến khi nó được nhận lại. Với các vệ tinh GEO ở xa, độ trễ có thể lên tới nửa giây, gây khó khăn cho các ứng dụng thời gian thực như chơi game online hoặc gọi video. Các vệ tinh LEO như Starlink có độ trễ thấp hơn nhiều do ở gần Trái Đất hơn.

GPS có rất nhiều ứng dụng: đồng bộ hóa thời gian cho các mạng tài chính và viễn thông, theo dõi và quản lý đội xe vận tải, nông nghiệp chính xác, khảo sát địa chất, và thậm chí là nghiên cứu sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo.

Các khoảng cách trong không gian là cực kỳ lớn. Ngay cả khi di chuyển với tốc độ hàng chục nghìn km/h, một chuyến đi đến Sao Hỏa cũng mất vài tháng. Các tàu vũ trụ thường sử dụng các quỹ đạo tiết kiệm năng lượng (như quỹ đạo chuyển tiếp Hohmann) thay vì đi đường thẳng, điều này càng làm tăng thêm thời gian di chuyển.