System nawigacji Galileo rozpoczął swoje działanie

Europejski system nawigacji satelitarnej Galileo rozpoczął swoje działanie 15 grudnia 2016 roku po niemal dwóch dekadach prac. We wstępnej fazie podstawowe funkcje nawigacyjne zapewnia mu 18 satelitów, orbitujących wokół Ziemi na wysokości 23 tysięcy kilometrów. Pełną sprawność system Galileo osiągnie w 2020 roku, gdy na orbicie znajdzie się 24 działających satelitów.

Zarządcą systemu jest Komisja Europejska, a powstał on dzięki wspólnym wysiłkom Europejskiej Agencji Kosmicznej, Unii Europejskiej i wielu firm z europejskiego sektora kosmicznego. Mimo że to dopiero początek działalności konstelacji, to już teraz Galileo zapewnia trzy rodzaje usług z pięciu docelowych:

• otwartą dla odbiorców indywidualnych i firm, która współpracuje z amerykańskim GPS-em w celu uzyskania jeszcze większej dokładności
• rządową, która wykorzystuje szyfrowanie i wsparcie naziemnych nadajników sieci EGNOS
• poszukiwawczą i ratunkową, dzięki której czas zlokalizowania specjalnych nadajników ratunkowych na morzach i w niedostępnych terenach skróci się z 3 godzin nawet do 10 minut

Satelita konstelacji nawigacyjnej Galileo. Źródło: ESA Pierre Carril, 2014

Z czasem zostaną uruchomione również usługi komercyjne o dokładności centymetrowej oraz dla lotnictwa w celu poprawienia bezpieczeństwa.

System przeszedł pomyślnie testy w 2014 i 2015 roku, dzięki czemu udało się uruchomić go w tym roku. W docelowej konfiguracji będzie składał się z 24 aktywnych satelitów oraz 6 zapasowych, a swoim zasięgiem będzie pokrywał niemal całą powierzchnię Ziemi. Niektóre urządzenia, jak np. nowoczesne smartfony, są już gotowe do odbioru sygnału z nowego systemu.

Jak działa nawigacja satelitarna i dlaczego jest tak potrzebna?

Specjaliści, którzy mierzą położenie gwiazd, są w stanie określić swoją pozycję z dokładnością do kilkuset metrów. Dzięki użyciu sygnałów radiowych z amerykańskiej konstelacji satelitów GPS, aktualnie możliwe jest uzyskanie dokładności rzędu metrów nawet przez amatorów, a zaawansowane urządzenia są w stanie wskazać pozycję na Ziemi co do centymetrów. Teoretycznie wystarczy być w zasięgu czterech satelitów, aby określić swoją pozycję z użyciem specjalnego odbiornika. Każdy z satelitów nadaje równocześnie sygnał radiowy na dwóch częstotliwościach przesuniętych w fazie, co pozwala na obliczenie odległości do satelity. Już dzięki sygnałom z trzech satelitów można wyznaczyć pozycję w przestrzeni trójwymiarowej (to tzw. triangulacja sygnału). Niezbędny jest jeszcze czwarty sygnał, który służy do synchronizacji czasu z zegarem atomowym, znajdującym się na pokładzie satelity. W praktyce niemal zawsze znajdujemy się w zasięgu większej liczby satelitów, co poprawia dokładność pomiaru. Niektóre urządzenia wykorzystują również naziemne nadajniki do ultraprecyzyjnego wyznaczania położenia.

W dzisiejszym świecie nawigacja satelitarna zrewolucjonizowała niemal wszystkie dziedziny życia i gospodarki. Odbiorniki znajdziemy nawet w telefonach czy elektronicznych opaskach sportowych, a wykorzystanie informacji zebranych przez flotę samochodów dostawczych pozwala redukować koszty i wyznaczać optymalne trasy dowozu przesyłek.

Pokrycie sygnałem poweirzchni Ziemi za pomocą konstelacji satelitów Galileo. Źródło: ESA

Po co nam nowy system?

System GPS stworzony przez Departament Obrony USA nie jest jedynym sposobem określania pozycji za pomocą satelitów. Na świecie funkcjonują także rosyjski system GLONASS, chiński Beidou, a od teraz także europejski Galileo. Każdy z nich oprócz chęci bycia lepszym od poprzedników za cel stawia sobie niezależność i niezawodność. Budowa takich sieci służy nie tylko dostarczaniu informacji o pozycji czy dużej dokładności pomiaru czasu, ale angażuje w projektowanie i budowę także ogromną liczbę „lokalnych” przedsiębiorstw. Ponadto potencjalne korzyści ekonomiczne z posiadania takiego systemu mają przewyższać poniesione koszty kilkudziesięciokrotnie. System Galileo zbudowany w oparciu o doświadczenia swoich poprzedników ma zapewnić o wiele wyższą dokładność oraz otwartość w porównaniu do GPS czy GLONASS.

Oprócz części satelitarnej bardzo dużą rolę w prawidłowej pracy odgrywa segment naziemny rozproszony po całej planecie, dzięki któremu możliwa jest ciągła kontrola satelitów. Na trzecią dekadę XXI wieku zaplanowano umieszczenie na orbicie drugiej generacji satelitów Galileo, w budowę których ma być zaangażowanych jeszcze więcej firm z europejskiego sektora kosmicznego.

Podsumowanie wyniesienia na orbitę satelitów nr 15-18 konstelacji Galileo. Źródło: ESA