Nickerie.Net Special, donderdag 29 december 2005  

Europa lanceert met Galileo tegenhanger Amerikaanse GPS

Galileo moet Europa en de rest van de wereld onafhankelijk maken van het Amerikaanse GPS

door  Dirk van Delft (NRC)

BAJKONOER  - Met de lancering van de Giove-A-satelliet, vanmorgen vroeg per Sojoez-draagraket vanaf de Russische lanceerbasis Baikanoer in Kazachstan, heeft Europa zijn eerste stap in de ruimte gezet op weg naar het satellietnavigatiesysteem Galileo. Dit systeem, dat in 2010 operationeel moet zijn en dan een netwerk van 30 satellieten zal omvatten, moet Europa onafhankelijk maken van het Amerikaanse GPS (Global Positioning System). In tegenstelling tot het onder militaire controle staande GPS, is Galileo civiel, voor driekwart gefinancierd door de Europese industrie. Bovendien zijn de plaatsbepalingen van Galileo nauwkeuriger.

Giove-A meet 1,3 bij 1,8 bij 1,65 meter en weegt 600 kilo. Hij bevat een antenne, signaalgenerators en rubidium-atoomklokken met een nauwkeurigheid van 10 nanoseconde per dag (een nanoseconde is een miljardste seconde). Dat is tienmaal zo nauwkeurig als de GPS-klokken. De taak van Giove-A bestaat erin de Galileo-technologie uit te testen, inclusief ontvangers op aarde. Ook de heersende achtergrondstraling in de baan om de aarde zal in kaart worden gebracht. Het is voor het eerst dat een Europese satelliet in een dergelijke baan is gebracht.

Het hart van satellietnavigatietechnologie bestaat uit extreem nauwkeurige atoomklokken. Om de precieze locatie van een bron (uitgerust met een zender/ontvanger) vast te stellen is het nodig de afstand tot ten minste drie satellieten te bepalen. Automatisch uitgevoerde geometrische driehoeksmeting levert dan de gevraagde coördinaten op. Er moeten dus altijd zeker drie satellieten van het netwerk in het vizier zijn. Vandaar het totaal van dertig Galileo-satellieten, waarvan er drie als reserve functioneren.

Bij het omrekenen van aanwijzingen van ruimteklokken naar posities moet men rekening houden met de relativiteitstheorie van Einstein. In de eerste plaats lopen klokken aan boord van satellieten, wegens de hoge snelheid waarmee ze om de aarde draaien, ten opzichte van een aardse waarnemer achter: een gevolg van de speciale relativiteitstheorie van 1905. En omdat ruimteklokken op grote hoogte bewegen, en een geringer zwaartekrachtsveld voelen, lopen ze volgens de algemene relativiteitstheorie van 1915 juist sneller.

De Galileo-satellieten zullen de komende jaren gepositioneerd worden in drie cirkelbanen op 23.222 kilometer hoogte boven het aardoppervlak, onder een hoek van 56 graden met het vlak van de evenaar. Die configuratie garandeert een betere dekking dan GPS; ook poolgebieden (boven 75 graden noorder- en zuiderbreedte) zullen van Galileo kunnen profiteren. Overigens kan Galileo probleemloos ‘samenwerken’ met beide andere operationele systemen voor satellietnavigatie, GPS en het Russische GLONASS.

Het meten van afstanden komt bij satellietnavigatie neer op het bepalen van tijdverschillen. Galileo opereert met frequenties tussen 1,1 en 1,6 gigahertz. Omdat elektromagnetische golven met de lichtsnelheid lopen (300.000 kilometer per seconde), gaat het om extreem korte tijden. Door de nauwkeurigheid van de rubidium-atoomklokken moet Galileo posities opleveren met een nauwkeurigheid van een meter of minder. Ook werkt het systeem sneller dan GPS en is het beter bereikbaar in afgeschermde omgevingen als gebouwen en bossen. Galileo moet de gebruiker ook inlichten over eventuele storingen in het systeem die de uitkomsten nadelig kunnen beïnvloeden.

Galileo biedt verscheidene serviceniveaus. De ‘open access’-variant, bedoeld voor vrij gebruik in massatoepassingen, biedt positiebepalingen tot op één meter nauwkeurig. Wie centimeters wil, moet daarvoor betalen. Overheden hebben toegang tot het systeem. Satellietnavigatie, zo is de verwachting, zal steeds vaker geïntegreerd worden in andere systemen. Galileo moet het, in combinatie met een chip in een mobiele telefoon, in de nabije toekomst bijvoorbeeld mogelijk maken om restaurants, parkeergarages, ziekenhuizen of hotels precies te lokaliseren. Ook biedt het systeem overheden in principe de mogelijkheid om tot een wereldwijd systeem van rekeningrijden te komen.

Belangstelling

Het prestigeproject wil profiteren van de groeiende markt voor navigatie. Zo zou het systeem kunnen worden gebruikt voor het regelen van verkeer op de weg, in de lucht en op het water. Ook tolpoortjes moeten met Galileo worden gecontroleerd. Buiten Europa is er voor Galileo belangstelling in landen als China, Israel en de Oekraine. Tweederde van de kosten van het project, ongeveer 3,8 miljard euro, moet volgens de EU worden opgebracht door het bedrijfsleven.

What is Galileo?

Galileo will be Europe’s own global navigation satellite system, providing a highly accurate, guaranteed global positioning service under civilian control. It will be inter-operable with GPS and GLONASS, the two other global satellite navigation systems.
 
A user will be able to take a position with the same receiver from any of the satellites in any combination. By offering dual frequencies as standard, however, Galileo will deliver real-time positioning accuracy down to the metre range, which is unprecedented for a publicly available system.

It will guarantee availability of the service under all but the most extreme circumstances and will inform users within seconds of a failure of any satellite. This will make it suitable for applications where safety is crucial, such as running trains, guiding cars and landing aircraft.

 
 
The first experimental satellite, part of the so-called Galileo System Test Bed (GSTB) will be launched in the second semester of 2005. The objective of this experimental satellite is to characterize the critical technologies, which are already under development under ESA contracts. Thereafter up to four operational satellites will be launched in the timeframe 2005-2006 to validate the basic Galileo space and related ground segment. Once this In-Orbit Validation (IOV) phase has been completed, the remaining satellites will be installed to reach the Full Operational Capability (FOC) in 2008.

The fully deployed Galileo system consists of 30 satellites (27 operational + 3 active spares), positioned in three circular Medium Earth Orbit (MEO) planes in 23616 km altitude above the Earth, and at an inclination of the orbital planes of 56 degrees with reference to the equatorial plane. Once this is achieved, the Galileo navigation signals will provide a good coverage even at latitudes up to 75 degrees north, which corresponds to the North Cape, and beyond. The large number of satellites together with the optimisation of the constellation, and the availability of the three active spare satellites, will ensure that the loss of one satellite has no discernible effect on the user.

Two Galileo Control Centres (GCC) will be implemented on European ground to provide for the control of the satellites and to perform the navigation mission management. The data provided by a global network of twenty Galileo Sensor Stations (GSS) will be sent to the Galileo Control Centres through a redundant communications network. The GCC’s will use the data of the Sensor Stations to compute the integrity information and to synchronize the time signal of all satellites and of the ground station clocks. The exchange of the data between the Control Centres and the satellites will be performed through so-called up-link stations. Five S-band up-link stations and 10 C-band up-link stations will be installed around the globe for this purpose.

As a further feature, Galileo will provide a global Search and Rescue (SAR) function, based on the operational Cospas-Sarsat system. To do so, each satellite will be equipped with a transponder, which is able to transfer the distress signals from the user transmitters to the Rescue Co-ordination Centre, which will then initiate the rescue operation. At the same time, the system will provide a signal to the user, informing him that his situation has been detected and that help is under way. This latter feature is new and is considered a major upgrade compared to the existing system, which does not provide a feedback to the user.

Lancering satelliet

Meer over Galileo

WWW.NICKERIE.NET

E-mail: info@nickerie.net

Copyright © 2005. All rights reserved.

Designed by Galactica's Graphics