Galileo (navigazione satellitare) - Galileo (satellite navigation)

Galileo
Galileo logo.svg

Paese/i di origine Unione europea
Operatore/i EUSPA , ESA
Tipo Civile , commerciale
Stato Servizi iniziali
Copertura Globale
Precisione 1 metro (pubblico)
1 cm (criptato)
Dimensione costellazione
Satelliti totali 30
Satelliti in orbita 24 utilizzabili, 2 non disponibili e 2 ritirati (12/2020)
Primo lancio 2011
Lanci totali 28
Caratteristiche orbitali
Regime/i 3 × aerei MEO
Altezza orbitale 23.222 chilometri (14.429 miglia)
Altri dettagli
Costo 10 miliardi di euro

Galileo è un sistema globale di navigazione satellitare (GNSS) che è entrato in funzione nel 2016, creato dall'Unione Europea attraverso l' Agenzia Spaziale Europea (ESA), gestito dall'Agenzia dell'Unione Europea per il Programma Spaziale (EUSPA), con sede a Praga , Repubblica Ceca , con due centri operativi a terra a Fucino , in Italia , ea Oberpfaffenhofen , in Germania . Il progetto da 10 miliardi di euro prende il nome dall'astronomo italiano Galileo Galilei . Uno degli obiettivi di Galileo è fornire un sistema di posizionamento indipendente ad alta precisione in modo che le nazioni europee non debbano fare affidamento sul GPS statunitense o sui sistemi GLONASS russi , che potrebbero essere disabilitati o degradati dai loro operatori in qualsiasi momento. L'utilizzo dei servizi Galileo di base (a bassa precisione) è gratuito e aperto a tutti. Le funzionalità di maggiore precisione saranno disponibili gratuitamente. Galileo è destinato a fornire misurazioni della posizione orizzontale e verticale con una precisione di 1 metro e servizi di posizionamento migliori a latitudini più elevate rispetto ad altri sistemi di posizionamento. Galileo fornirà anche una nuova funzione di ricerca e soccorso globale (SAR) come parte del sistema MEOSAR .

Il primo satellite di prova Galileo, il GIOVE-A , è stato lanciato il 28 dicembre 2005, mentre il primo satellite a far parte del sistema operativo è stato lanciato il 21 ottobre 2011. Entro luglio 2018, 26 dei 30 satelliti attivi previsti (compresi i ricambi) erano in orbita. Galileo ha iniziato a offrire la capacità operativa anticipata (EOC) il 15 dicembre 2016, fornendo servizi iniziali con un segnale debole, e si prevedeva di raggiungere la capacità operativa completa (FOC) nel 2020. La costellazione completa di Galileo sarà composta da 24 satelliti attivi, che si prevede entro il 2021. Si prevede che la prossima generazione di satelliti comincerà a diventare operativa dopo il 2025 per sostituire le vecchie apparecchiature, che potranno poi essere utilizzate per le capacità di backup.

All'inizio del 2020, nella costellazione erano 26 i satelliti lanciati: 22 in condizioni utilizzabili (ovvero il satellite è operativo e contribuisce alla fornitura del servizio), due satelliti sono in "test" e altri due non sono disponibili per gli utenti. Su 22 satelliti attivi, tre erano di tipo IOV (In-Orbit Validation) e 19 di tipo FOC. Due satelliti FOC di prova orbitano attorno alla Terra in orbite altamente eccentriche il cui orientamento cambia rispetto ad altri piani orbitali di Galileo. Il sistema Galileo ha una precisione maggiore del GPS , con una precisione inferiore a un metro quando si utilizzano effemeridi di trasmissione (GPS: tre metri) e un errore di distanza del segnale nello spazio (SISRE) 1,6 cm (GPS: 2,3 cm, GLONASS e BeiDou: 4–6 cm) quando si utilizzano correzioni in tempo reale per le orbite e gli orologi dei satelliti.

Storia

Sede del sistema Galileo a Praga

Obiettivi principali

Nel 1999, i diversi concetti dei tre principali contributori dell'ESA (Germania, Francia e Italia) per Galileo sono stati confrontati e ridotti a uno da un team congiunto di ingegneri provenienti da tutti e tre i paesi. La prima fase del programma Galileo è stata ufficialmente concordata il 26 maggio 2003 dall'Unione Europea e dall'Agenzia Spaziale Europea . Il sistema è destinato principalmente all'uso civile, a differenza dei sistemi più militari di Stati Uniti ( GPS ), Russia ( GLONASS ) e Cina ( BeiDou ). Il sistema europeo sarà soggetto alla chiusura per scopi militari solo in circostanze estreme (come i conflitti armati). I paesi che contribuiscono maggiormente al Progetto Galileo sono l' Italia e la Germania .

Finanziamento

La Commissione europea ha avuto qualche difficoltà a finanziare la fase successiva del progetto, dopo che diversi grafici di proiezioni di vendita presumibilmente "annuali" per il progetto sono stati esposti nel novembre 2001 come proiezioni "cumulative" che per ogni anno proiettato includevano tutti gli anni precedenti di vendite. L'attenzione che è stata dedicata a questo errore multimiliardario crescente nelle previsioni di vendita ha portato a una consapevolezza generale nella commissione e altrove che era improbabile che il programma avrebbe prodotto il ritorno sull'investimento che era stato precedentemente suggerito a investitori e decisori. Il 17 gennaio 2002 un portavoce del progetto dichiarò che, a causa delle pressioni statunitensi e delle difficoltà economiche, "Galileo è quasi morto".

Pochi mesi dopo, però, la situazione è cambiata radicalmente. Gli Stati membri dell'Unione Europea hanno deciso che era importante disporre di un'infrastruttura di posizionamento e temporizzazione satellitare che gli Stati Uniti non potevano disattivare facilmente in tempi di conflitto politico.

L'Unione Europea e l'Agenzia Spaziale Europea hanno concordato nel marzo 2002 di finanziare il progetto, in attesa di una revisione nel 2003 (che è stata completata il 26 maggio 2003). Il costo iniziale per il periodo che termina nel 2005 è stimato a 1,1 miliardi di euro. I satelliti necessari (il numero previsto è 30) dovevano essere lanciati tra il 2011 e il 2014, con il sistema operativo e sotto controllo civile dal 2019. Il costo finale è stimato in 3 miliardi di euro, comprese le infrastrutture sulla Terra , costruite in 2006 e 2007. Il piano prevedeva che le società private e gli investitori investano almeno i due terzi del costo di attuazione, con l'UE e l'ESA che si dividono il costo rimanente. La base Open Service è quello di essere a disposizione a titolo gratuito a chiunque con un compatibile Galileo ricevente , con una criptato maggiore larghezza di banda migliorata precisione Commercial Service inizialmente previsto per essere disponibile ad un costo, ma nel febbraio 2018 il servizio di alta precisione (HAS) (fornendo i dati di Precise Point Positioning sulla frequenza E6) è stato concordato di essere reso disponibile gratuitamente, con il servizio di autenticazione rimasto commerciale. All'inizio del 2011 i costi del progetto erano aumentati del 50% rispetto alle stime iniziali.

Tensione con gli Stati Uniti

Una lettera del dicembre 2001 del vicesegretario alla Difesa americano Paul Wolfowitz ai ministri degli stati dell'UE , che indicava possibili problemi di compatibilità.

Galileo vuole essere un GNSS civile dell'UE che consente a tutti gli utenti di accedervi. Inizialmente il GPS riservava il segnale di massima qualità per uso militare e il segnale disponibile per uso civile era intenzionalmente degradato ( Disponibilità selettiva ). La situazione è cambiata con il presidente Bill Clinton che ha firmato una direttiva politica nel 1996 per disattivare la disponibilità selettiva. Dal maggio 2000 lo stesso segnale di precisione è stato fornito sia ai civili che ai militari.

Poiché Galileo è stato progettato per fornire la massima precisione possibile (maggiore del GPS) a chiunque, gli Stati Uniti erano preoccupati che un nemico potesse utilizzare i segnali di Galileo negli attacchi militari contro gli Stati Uniti e i suoi alleati (alcune armi come i missili usano i GNSS come guida). La frequenza inizialmente scelta per Galileo avrebbe reso impossibile per gli USA bloccare i segnali di Galileo senza interferire anche con i propri segnali GPS. Gli Stati Uniti non volevano perdere la loro capacità GNSS con il GPS negando ai nemici l'uso del GNSS. Alcuni funzionari statunitensi si sono particolarmente preoccupati quando è stato segnalato l'interesse cinese per Galileo.

Un funzionario anonimo dell'UE ha affermato che i funzionari statunitensi hanno insinuato che potrebbero prendere in considerazione l'abbattimento dei satelliti Galileo in caso di un grave conflitto in cui Galileo è stato utilizzato in attacchi contro le forze americane. La posizione dell'UE è che Galileo è una tecnologia neutrale, disponibile per tutti i paesi e per tutti. All'inizio, i funzionari dell'UE non volevano modificare i loro piani originali per Galileo, ma da allora hanno raggiunto il compromesso che Galileo utilizza frequenze diverse. Ciò consente il blocco o l'inceppamento di uno dei due GNSS senza influenzare l'altro.

GPS e Galileo

Confronto delle dimensioni dell'orbita delle costellazioni GPS , GLONASS , Galileo , BeiDou-2 e Iridium , la Stazione Spaziale Internazionale , il Telescopio Spaziale Hubble e l' orbita geostazionaria (e la sua orbita del cimitero ), con le fasce di radiazione di Van Allen e la Terra in scala.
L' orbita della Luna è circa 9 volte più grande dell'orbita geostazionaria. (Nel file SVG, passa il mouse su un'orbita o sulla sua etichetta per evidenziarla; fai clic per caricare il suo articolo.)

Una delle ragioni addotte per lo sviluppo di Galileo come sistema indipendente è che le informazioni sulla posizione provenienti dal GPS possono essere rese notevolmente imprecise dall'applicazione deliberata della disponibilità selettiva universale (SA) da parte delle forze armate statunitensi. Il GPS è ampiamente utilizzato in tutto il mondo per applicazioni civili; I sostenitori di Galileo sostenevano che le infrastrutture civili, compresi la navigazione e l'atterraggio degli aerei, non dovrebbero fare affidamento esclusivamente su un sistema con questa vulnerabilità.

Il 2 maggio 2000, la disponibilità selettiva è stata disabilitata dal Presidente degli Stati Uniti, Bill Clinton ; alla fine del 2001 l'entità che gestisce il GPS ha confermato di non voler più abilitare la disponibilità selettiva. Sebbene esista ancora la capacità di disponibilità selettiva, il 19 settembre 2007 il Dipartimento della difesa degli Stati Uniti ha annunciato che i nuovi satelliti GPS non sarebbero stati in grado di implementare la disponibilità selettiva; si afferma che l'ondata di satelliti Block IIF lanciata nel 2009 e tutti i successivi satelliti GPS non supportano la disponibilità selettiva. Poiché i vecchi satelliti vengono sostituiti nel programma GPS Block III , la disponibilità selettiva cesserà di essere un'opzione. Il programma di modernizzazione contiene anche funzioni standardizzate che consentono ai sistemi GPS III e Galileo di interagire, consentendo lo sviluppo di ricevitori per utilizzare insieme GPS e Galileo per creare un GNSS ancora più accurato.

Cooperazione con gli Stati Uniti

Nel giugno 2004, in un accordo firmato con gli Stati Uniti, l'Unione europea ha deciso di passare a una modulazione binaria offset portante 1.1, o BOC(1,1), che consente la coesistenza di GPS e Galileo e il futuro uso combinato di entrambi i sistemi. L'Unione europea ha inoltre deciso di affrontare le "preoccupazioni reciproche relative alla protezione delle capacità di sicurezza nazionale degli Stati Uniti e degli alleati".

Primi satelliti sperimentali: GIOVE-A e GIOVE-B

Il primo satellite sperimentale, GIOVE-A , è stato lanciato nel dicembre 2005 ed è stato seguito da un secondo satellite di prova, GIOVE-B , lanciato nell'aprile 2008. Dopo il completamento con successo della fase di convalida in orbita (IOV), sono stati lanciati ulteriori satelliti . Il 30 novembre 2007, i 27 ministri dei trasporti dell'UE coinvolti hanno raggiunto un accordo sul fatto che Galileo dovrebbe essere operativo entro il 2013, ma comunicati stampa successivi suggeriscono che è stato posticipato al 2014.

Ancora finanziamenti, problemi di governance

A metà del 2006, il partenariato pubblico-privato è crollato e la Commissione europea ha deciso di nazionalizzare il programma Galileo.

All'inizio del 2007, l'UE doveva ancora decidere come finanziare il sistema e si diceva che il progetto fosse "in profonda crisi" a causa della mancanza di ulteriori fondi pubblici. Il ministro dei trasporti tedesco Wolfgang Tiefensee era particolarmente dubbioso sulla capacità del consorzio di porre fine alle lotte intestine in un momento in cui un solo satellite di prova era stato lanciato con successo.

Sebbene non fosse ancora stata raggiunta una decisione, il 13 luglio 2007 i paesi dell'UE hanno discusso il taglio di 548 milioni di euro (755 milioni di dollari USA, 370 milioni di sterline) dal bilancio sindacale per la competitività per l'anno successivo e il trasferimento di parte di questi fondi ad altre parti del finanziamento pot, una mossa che potrebbe coprire parte del costo del sistema di navigazione satellitare Galileo del sindacato. I progetti di ricerca e sviluppo dell'Unione europea potrebbero essere eliminati per superare una carenza di fondi.

Nel novembre 2007, è stato deciso di riassegnare i fondi dai bilanci dell'agricoltura e dell'amministrazione dell'UE e di ammorbidire la procedura di gara per invitare più aziende dell'UE.

Nell'aprile 2008, i ministri dei trasporti dell'UE hanno approvato il regolamento di attuazione di Galileo. Ciò ha consentito di svincolare i 3,4 miliardi di euro dai bilanci dell'agricoltura e dell'amministrazione dell'UE per consentire l'emissione di contratti per l'avvio della costruzione della stazione di terra e dei satelliti.

Nel giugno 2009, la Corte dei conti europea ha pubblicato una relazione, evidenziando problemi di governance, notevoli ritardi e sforamenti di bilancio che hanno portato allo stallo del progetto nel 2007, portando a ulteriori ritardi e insuccessi.

Nell'ottobre 2009, la Commissione Europea ha tagliato il numero di satelliti definitivamente pianificati da 28 a 22, con l'intenzione di ordinare i restanti sei in un secondo momento. Ha anche annunciato che il primo segnale OS, PRS e SoL sarebbe stato disponibile nel 2013, e il CS e SOL qualche tempo dopo. Il budget di 3,4 miliardi di euro per il periodo 2006-2013 è stato considerato insufficiente. Nel 2010, il think-tank Open Europe ha stimato il costo totale di Galileo dall'inizio ai 20 anni dopo il completamento a 22,2 miliardi di euro, interamente a carico dei contribuenti. Secondo le stime originarie del 2000, tale costo sarebbe stato di 7,7 miliardi di euro, di cui 2,6 miliardi a carico dei contribuenti e il resto da investitori privati.

Nel novembre 2009 è stata inaugurata una stazione di terra per Galileo nei pressi di Kourou ( Guiana francese ). Il lancio dei primi quattro satelliti di convalida in orbita (IOV) era previsto per la seconda metà del 2011 e il lancio dei satelliti a piena capacità operativa (FOC) era previsto per la fine del 2012.

Nel marzo 2010 è stato verificato che il budget per Galileo sarebbe stato disponibile solo per fornire i 4 satelliti IOV e 14 FOC entro il 2014, senza che i fondi fossero poi impegnati per portare la costellazione al di sopra di questa capacità del 60%. Paul Verhoef, il responsabile del programma di navigazione satellitare presso la Commissione europea, ha indicato che questo finanziamento limitato avrebbe gravi conseguenze commentando a un certo punto "Per darti un'idea, ciò significherebbe che per tre settimane all'anno non avrai la navigazione satellitare" in riferimento alla proposta costellazione di 18 veicoli.

Nel luglio 2010, la Commissione europea ha stimato ulteriori ritardi e costi aggiuntivi del progetto per crescere fino a 1,5-1,7 miliardi di euro e ha spostato la data stimata di completamento al 2018. Dopo il completamento, il sistema dovrà essere sovvenzionato dai governi a 750 euro milioni all'anno. È stato pianificato un ulteriore importo di 1,9 miliardi di euro per portare il sistema al complemento completo di 30 satelliti (27 operativi + 3 di riserva attivi).

Nel dicembre 2010, i ministri dell'UE a Bruxelles hanno votato Praga , nella Repubblica Ceca , come sede del progetto Galileo.

Nel gennaio 2011, i costi delle infrastrutture fino al 2020 erano stimati a 5,3 miliardi di euro. Nello stesso mese, Wikileaks ha rivelato che Berry Smutny, l'amministratore delegato della società satellitare tedesca OHB-System , ha affermato che Galileo "è un'idea stupida che serve principalmente gli interessi francesi". La BBC ha appreso nel 2011 che 500 milioni di euro (440 milioni di sterline) sarebbero stati disponibili per effettuare l'acquisto extra, portando Galileo in pochi anni da 18 satelliti operativi a 24.

Lancio di Galileo su un razzo Soyuz il 21 ottobre 2011.

I primi due satelliti Galileo In-Orbit Validation sono stati lanciati dalla Soyuz ST-B volato dal Centre Spatial Guyanais il 21 ottobre 2011, e i restanti due il 12 ottobre 2012. A partire dal 2017, i satelliti sono pienamente utili per il posizionamento preciso e la geodesia con una fruibilità limitata nella navigazione.

Ventidue ulteriori satelliti con piena capacità operativa (FOC) erano ordinati dal 1° gennaio 2018. Le prime quattro coppie di satelliti sono state lanciate il 22 agosto 2014, il 27 marzo 2015, l'11 settembre 2015 e il 17 dicembre 2015.

Guasti dell'orologio

Nel gennaio 2017, le agenzie di stampa hanno riferito che sei dei maser passivi a idrogeno (PHM) e tre degli orologi atomici al rubidio (RAFS) avevano fallito. Quattro dei satelliti pienamente operativi hanno perso almeno un orologio ciascuno; ma nessun satellite ne ha persi più di due. L'operazione non è stata influenzata poiché ogni satellite viene lanciato con quattro orologi (2 PHM e 2 RAFS). Si sta valutando la possibilità di un difetto sistemico. SpectraTime , il produttore svizzero di entrambi i tipi di orologi di bordo, ha rifiutato di commentare. Secondo l' ESA , hanno concluso con i loro partner industriali per gli orologi atomici al rubidio che erano necessari alcuni test implementati e misure operative. Inoltre sono necessari alcuni lavori di ristrutturazione per gli orologi atomici al rubidio che devono ancora essere avviati. Per i maser passivi a idrogeno sono allo studio misure operative per ridurre il rischio di guasto. La Cina e l'India utilizzano gli stessi orologi atomici costruiti da SpectraTime nei loro sistemi di navigazione satellitare. L'ESA ha contattato l' Indian Space Research Organisation (ISRO) che inizialmente ha riferito di non aver sperimentato fallimenti simili. Tuttavia, alla fine di gennaio 2017, i notiziari indiani hanno riferito che tutti e tre gli orologi a bordo del satellite IRNSS-1A (lanciato a luglio 2013 con un'aspettativa di vita di 10 anni) erano falliti e che un satellite sostitutivo sarebbe stato lanciato nella seconda metà. del 2017: si diceva che questi orologi atomici fossero forniti con un accordo da quattro milioni di euro.

Nel luglio 2017, la Commissione Europea ha riferito che sono state identificate le principali cause dei malfunzionamenti e sono state messe in atto misure per ridurre la possibilità di ulteriori malfunzionamenti dei satelliti già nello spazio. Secondo fonti europee, l'ESA ha adottato misure per correggere entrambi i problemi identificati sostituendo un componente difettoso che può causare un cortocircuito negli orologi al rubidio e migliorare gli orologi maser passivi a idrogeno anche sui satelliti ancora da lanciare.

Interruzioni

2019

Dall'11 luglio al 18 luglio 2019, l'intera costellazione ha subito un'interruzione del segnale "inspiegabile" con tutti i satelliti attivi che mostravano lo stato "NON UTILIZZABILE" nella pagina di stato di Galileo. La causa dell'incidente è stato un malfunzionamento dell'attrezzatura nell'infrastruttura di terra di Galileo che ha influito sul calcolo delle previsioni temporali e dell'orbita.

2020

Il 14 dicembre 2020, a partire dalle 0:00 UTC, Galileo ha registrato un degrado delle prestazioni a livello di sistema della durata di 6 ore. I ricevitori GNSS che ignorano un flag di stato "marginale" nei dati di Galileo potrebbero aver riscontrato un errore di pseudo-portata fino a quasi 80 km. Il problema era legato ad un comportamento anomalo di un orologio atomico a segmento di terra nella funzione di determinazione del tempo del sistema.

Coinvolgimento internazionale

Nel settembre 2003, la Cina ha aderito al progetto Galileo. La Cina avrebbe dovuto investire 230 milioni di euro (302 milioni di dollari, 155 milioni di sterline, 2,34 miliardi di CNY ) nel progetto negli anni successivi.

Nel luglio 2004, Israele ha firmato un accordo con l'UE per diventare partner del progetto Galileo.

Il 3 giugno 2005, l' Unione europea e l' Ucraina hanno firmato un accordo per l'adesione dell'Ucraina al progetto, come indicato in un comunicato stampa. Dal novembre 2005 anche il Marocco ha aderito al programma.

A metà del 2006, il partenariato pubblico-privato è crollato e la Commissione europea ha deciso di nazionalizzare Galileo come programma dell'UE. Nel novembre 2006, la Cina ha optato invece per l'aggiornamento del sistema di navigazione BeiDou , il suo sistema di navigazione satellitare allora regionale. La decisione era dovuta a problemi di sicurezza e problemi con il finanziamento di Galileo.

Il 30 novembre 2007, i 27 Stati membri dell'Unione Europea hanno concordato all'unanimità di portare avanti il ​​progetto, con piani per basi in Germania e in Italia. La Spagna non ha approvato durante il voto iniziale, ma lo ha approvato più tardi quel giorno. Ciò ha notevolmente migliorato la fattibilità del progetto Galileo: "L'esecutivo dell'UE aveva precedentemente affermato che se l'accordo non fosse stato raggiunto entro gennaio 2008, il progetto a lungo travagliato sarebbe sostanzialmente morto".

Il 3 aprile 2009 anche la Norvegia ha aderito al programma impegnando 68,9 milioni di euro per i costi di sviluppo e consentendo alle sue società di partecipare alle gare per i contratti di costruzione. La Norvegia, pur non essendo membro dell'UE, è membro dell'ESA .

Il 18 dicembre 2013, la Svizzera ha firmato un accordo di cooperazione per partecipare pienamente al programma e ha contribuito retroattivamente con 80 milioni di euro per il periodo 2008-2013. In qualità di membro dell'ESA , ha già collaborato allo sviluppo dei satelliti Galileo, contribuendo con gli orologi maser a idrogeno all'avanguardia. L'impegno finanziario della Svizzera per il periodo 2014–2020 sarà calcolato secondo la formula standard applicata per la partecipazione della Svizzera al programma quadro di ricerca dell'UE .

Nel marzo 2018 la Commissione Europea ha annunciato che il Regno Unito potrebbe essere escluso da parti del progetto (soprattutto relative al servizio protetto PRS) a seguito della sua uscita dall'Unione Europea (UE). Di conseguenza, Airbus prevede di trasferire il lavoro sul segmento di controllo a terra (GCS) dalla sua sede di Portsmouth in uno stato dell'UE. È stato riferito che i funzionari britannici stanno cercando consulenza legale sulla possibilità di recuperare i 1,4 miliardi di euro investiti dal Regno Unito, dei 10 miliardi di euro spesi fino ad oggi. In un discorso alla conferenza dell'Istituto dell'UE per gli studi sulla sicurezza , il capo negoziatore dell'UE responsabile dei negoziati sulla Brexit , Michel Barnier , ha sottolineato la posizione dell'UE secondo cui il Regno Unito aveva deciso di lasciare l'UE e quindi tutti i programmi dell'UE, incluso Galileo. Nell'agosto 2018, è stato riferito che il Regno Unito cercherà di creare un sistema di navigazione satellitare concorrente di Galileo dopo la Brexit. Nel dicembre 2018, il primo ministro britannico Theresa May ha annunciato che il Regno Unito non avrebbe più cercato di recuperare l'investimento e il ministro della Scienza Sam Gyimah si è dimesso per la questione.

Descrizione del sistema

Segmento spaziale

Visibilità della costellazione da una posizione sulla superficie terrestre

A partire dal 2012, il sistema doveva avere 15 satelliti operativi nel 2015 e raggiungere la piena operatività nel 2020 con le seguenti specifiche:

  • 30 veicoli spaziali in orbita (24 in servizio completo e 6 di scorta)
  • Altitudine orbitale: 23.222 km ( MEO )
  • 3 piani orbitali , inclinazione 56,0° , nodi ascendenti separati da 120,0° di longitudine (8 satelliti operativi e 2 riserve attive per piano orbitale)
  • Durata del satellite: >12 anni
  • Massa del satellite: 675 kg
  • Dimensioni del corpo del satellite: 2,7 × 1,2 × 1,1 metri
  • Intervallo di pannelli solari: 18,7 metri
  • Potenza dei pannelli solari: 1,5 kW (fine vita)
  • Potenza delle antenne di navigazione: 155–265 W

Segmento di terra

Antenna Galileo IOT in banda L alla stazione ESTRACK Redu

L'orbita del sistema e la precisione del segnale sono controllate da un segmento di terra costituito da:

Segnali

Il sistema trasmette tre segnali: E1 (1575,42 MHz), E5 (1191.795 MHz) composto da E5a (1176,45 MHz) ed E5b (1207,14 MHz), ed E6 (1278,75 MHz):

Segnali FOC Galileo
Parametri E1-I E1-Q E5a Mi5b E6-I E6-Q
Frequenza portante, MHz 1575.42 1575.42 1176.45 1207.14 1278.75 1278.75
Modulazione CBOC (6,1,1/11) BOCC (15,2.5) AltBOC (15,10) AltBOC (15,10) BPSK (5) BOcco (10,5)

Servizi

Il sistema Galileo avrà quattro servizi principali:

Servizio aperto (SO)
Questo sarà disponibile gratuitamente per l'uso da parte di chiunque disponga di adeguate apparecchiature per il mercato di massa; temporizzazione semplice e posizionamento fino a un metro (per un ricevitore a doppia frequenza, nel migliore dei casi).
High Accuracy Service (HAS; derivante dal re-scope dell'ex Galileo Commercial Service)
Precisione al centimetro in omaggio.
Servizio pubblico regolamentato (PRS; crittografato)
Progettato per essere più robusto, con meccanismi anti-jamming e rilevamento affidabile dei problemi. Limitato agli enti governativi autorizzati.
Servizio di ricerca e salvataggio (SAR)
Il sistema rileverà le posizioni dei segnali di soccorso; possibile inviare feedback, ad esempio per confermare che l'aiuto è in arrivo.

Il precedente servizio Safety of Life è in fase di riprofilazione e probabilmente spetterà al ricevitore valutare l'integrità del segnale. (ARAIM: Monitoraggio autonomo dell'integrità del ricevitore avanzato)

Concetto

Space Passive Hydrogen Maser utilizzato nei satelliti Galileo come master clock per un sistema di cronometraggio di bordo

Ogni satellite Galileo ha due orologi atomici master passivi a idrogeno maser e due orologi atomici secondari al rubidio che sono indipendenti l'uno dall'altro. Poiché gli orologi atomici precisi e stabili qualificati per lo spazio sono componenti critici per qualsiasi sistema di navigazione satellitare, la quadrupla ridondanza impiegata mantiene Galileo funzionante quando gli orologi atomici a bordo si guastano nello spazio. La precisione degli orologi maser passivi a idrogeno di bordo è quattro volte migliore degli orologi atomici al rubidio di bordo e stimata a 1 secondo ogni 3 milioni di anni (un errore di temporizzazione di un nanosecondo o 1 miliardesimo di secondo (10 -9 o 1 / 1.000.000.000 di secondo) si traduce in un errore di posizione di 30 centimetri (12 pollici) sulla superficie terrestre) e fornirà un segnale di temporizzazione accurato per consentire a un ricevitore di calcolare il tempo impiegato dal segnale per raggiungerlo. I satelliti Galileo sono configurati per eseguire un orologio maser a idrogeno in modalità primaria e un orologio al rubidio come backup a caldo. In condizioni normali, l'orologio maser a idrogeno operativo produce la frequenza di riferimento da cui viene generato il segnale di navigazione. Se il maser a idrogeno incontrasse qualche problema, verrebbe eseguito un passaggio istantaneo all'orologio al rubidio. In caso di guasto del maser a idrogeno primario, il maser a idrogeno secondario potrebbe essere attivato dal segmento di terra per subentrare entro un periodo di giorni come parte del sistema ridondante. Un'unità di monitoraggio e controllo dell'orologio fornisce l'interfaccia tra i quattro orologi e l'unità di generazione del segnale di navigazione (NSU). Passa il segnale dall'orologio principale a idrogeno attivo alla NSU e garantisce inoltre che le frequenze prodotte dall'orologio principale e dall'unità di riserva attiva siano in fase, in modo che l'unità di riserva possa intervenire istantaneamente in caso di guasto dell'orologio principale. Le informazioni NSU vengono utilizzate per calcolare la posizione del ricevitore trilatendo la differenza nei segnali ricevuti da più satelliti.

Il maser passivo a idrogeno integrato e gli orologi al rubidio sono molto stabili per poche ore. Se fossero lasciati funzionare indefinitamente, tuttavia, il loro cronometraggio andrebbe alla deriva, quindi devono essere sincronizzati regolarmente con una rete di orologi di riferimento a terra ancora più stabili. Questi includono orologi maser a idrogeno attivo e orologi basati sullo standard di frequenza al cesio , che mostrano una stabilità a medio e lungo termine di gran lunga migliore rispetto agli orologi maser al rubidio o all'idrogeno passivo. Questi orologi a terra sono riuniti all'interno delle strutture di cronometraggio preciso funzionanti in parallelo nei centri di controllo Galileo del Fucino e Oberpfaffenhofen. Gli orologi da terra generano anche un riferimento temporale mondiale chiamato Galileo System Time (GST), lo standard per il sistema Galileo e vengono regolarmente confrontati con le realizzazioni locali dell'UTC, l'UTC(k) dei laboratori europei di frequenza e tempo.

Per ulteriori informazioni sul concetto di sistemi globali di navigazione satellitare, vedere GNSS e Calcolo del posizionamento GNSS .

Centro servizi GNSS europeo

Il Centro Servizi GNSS Europeo è il punto di contatto per l'assistenza degli utenti Galileo.

Il Centro servizi GNSS europeo (GSC), con sede a Madrid, è parte integrante di Galileo e fornisce l'unica interfaccia tra il sistema Galileo e gli utenti di Galileo. GSC pubblica la documentazione ufficiale di Galileo, promuove i servizi attuali e futuri di Galileo in tutto il mondo, supporta la standardizzazione e distribuisce almanacchi, effemeridi e metadati di Galileo.

L'Helpdesk per gli utenti di GSC è il punto di contatto per l'assistenza agli utenti di Galileo. GSC risponde alle domande e raccoglie le notifiche degli incidenti dagli utenti su Galileo. L'helpdesk è costantemente disponibile per tutti gli utenti Galileo in tutto il mondo attraverso il portale web GSC.

GSC fornisce lo stato aggiornato della costellazione di Galileo e informa su eventi pianificati e non pianificati tramite Avviso di avviso per gli utenti di Galileo (NAGU). GSC pubblica la documentazione di riferimento Galileo e informazioni generali sui servizi Galileo, la descrizione dei segnali e i rapporti sulle prestazioni di Galileo.

Cerca e salva

Galileo fornirà una nuova funzione globale di ricerca e soccorso (SAR) come parte del sistema MEOSAR . I satelliti saranno dotati di un transponder che trasmetterà i segnali di soccorso dai radiofari di emergenza al centro di coordinamento Rescue , che avvierà quindi un'operazione di salvataggio. Allo stesso tempo, il sistema è progettato per fornire un segnale, il Return Link Message (RLM), al faro di emergenza, informandolo che la loro situazione è stata rilevata e che i soccorsi sono in arrivo. Quest'ultima caratteristica è nuova ed è considerata un importante upgrade rispetto al sistema Cospas-Sarsat esistente , che non fornisce feedback all'utente. I test del febbraio 2014 hanno rilevato che per la funzione di ricerca e soccorso di Galileo , che opera nell'ambito dell'attuale Programma internazionale Cospas-Sarsat, il 77% dei luoghi di pericolo simulati può essere individuato entro 2 km e il 95% entro 5 km.

Il Galileo Return Link Service (RLS), che consente il riconoscimento dei messaggi di soccorso ricevuti attraverso la costellazione, è stato attivato nel gennaio 2020.

Costellazione

Riepilogo dei satelliti , al 21 gennaio 2021
Bloccare
Periodo di lancio
Lanci satellitari In funzione
e in salute
Pieno successo Fallimento pianificato
GIOVE 2005-2008 2 0 0 0
IOV 2011–2012 4 0 0 3
FOCALIZZAZIONE Dal 2014 20 2 12 19
G2G Dal 2024 0 0 12 0
Totale 26 2 24 22

Banchi prova satellite Galileo: GIOVE

GIOVE-A è stato lanciato con successo il 28 dicembre 2005.

Nel 2004, il progetto Galileo System Test Bed Version 1 (GSTB-V1) ha convalidato gli algoritmi a terra per la determinazione dell'orbita e la sincronizzazione temporale (OD&TS). Questo progetto, guidato dall'ESA e dalle industrie europee di navigazione satellitare , ha fornito all'industria le conoscenze fondamentali per sviluppare il segmento di missione del sistema di posizionamento Galileo.

Un terzo satellite, GIOVE-A2 , era originariamente previsto per essere costruito da SSTL per il lancio nella seconda metà del 2008. La costruzione di GIOVE-A2 è stata terminata a causa del successo del lancio e dell'operazione in orbita di GIOVE-B .

Il segmento GIOVE Mission gestito da European Satellite Navigation Industries ha utilizzato i satelliti GIOVE-A/B per fornire risultati sperimentali basati su dati reali da utilizzare per la mitigazione del rischio per i satelliti IOV che sono seguiti dai banchi di prova. L'ESA ha organizzato la rete globale di stazioni di terra per raccogliere le misurazioni di GIOVE-A/B con l'uso dei ricevitori GETR per ulteriori studi sistematici. I ricevitori GETR sono forniti da Septentrio così come i primi ricevitori di navigazione Galileo da utilizzare per testare il funzionamento del sistema in ulteriori fasi della sua implementazione. L'analisi del segnale dei dati GIOVE-A/B ha confermato il buon funzionamento di tutti i segnali Galileo con le prestazioni di tracciamento previste.

Satelliti In-Orbit Validation (IOV)

Questi satelliti del banco di prova sono stati seguiti da quattro satelliti Galileo IOV che sono molto più vicini al progetto finale del satellite Galileo. La ricerca e soccorso funzione (SAR) viene installato anche. I primi due satelliti sono stati lanciati il ​​21 ottobre 2011 dal Centre Spatial Guyanais utilizzando un lanciatore Soyuz , gli altri due il 12 ottobre 2012. Ciò consente test di convalida chiave, poiché i ricevitori terrestri come quelli delle auto e dei telefoni devono "vedere" un minimo di quattro satelliti per calcolare la loro posizione in tre dimensioni. Questi 4 satelliti IOV Galileo sono stati costruiti da Astrium GmbH e Thales Alenia Space . Il 12 marzo 2013, è stata eseguita una prima correzione utilizzando quei quattro satelliti IOV. Una volta completata questa fase di convalida in orbita (IOV), i satelliti rimanenti verranno installati per raggiungere la piena capacità operativa.

Satelliti a piena capacità operativa (FOC)

Il 7 gennaio 2010 è stato annunciato che il contratto per la costruzione dei primi 14 satelliti FOC è stato assegnato a OHB System e Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) . Quattordici satelliti saranno costruiti per un costo di 566 milioni di euro (510 milioni di sterline; 811 milioni di dollari). Arianespace lancerà i satelliti per un costo di 397 milioni di euro (358 milioni di sterline; 569 milioni di dollari). La Commissione Europea ha inoltre annunciato che il contratto da 85 milioni di euro per il supporto di sistema relativo ai servizi industriali richiesti dall'ESA per l'integrazione e la validazione del sistema Galileo è stato aggiudicato a Thales Alenia Space . Thales Alenia Space subappalta le prestazioni ad Astrium GmbH e la sicurezza a Thales Communications .

Nel febbraio 2012, un ordine aggiuntivo di otto satelliti è stato assegnato a OHB Systems per 250 milioni di euro (327 milioni di dollari), dopo aver superato l'offerta pubblica di acquisto di EADS Astrium. Portando così il totale a 22 satelliti FOC.

Il 7 maggio 2014, i primi due satelliti FOC sono atterrati in Guyana per il loro lancio congiunto previsto in estate Originariamente previsto per il lancio nel 2013, problemi di attrezzaggio e impostazione della linea di produzione per l'assemblaggio hanno portato a un ritardo di un anno nella produzione in serie dei satelliti Galileo. Questi due satelliti (satelliti Galileo GSAT-201 e GSAT-202) sono stati lanciati il ​​22 agosto 2014. I nomi di questi satelliti sono Doresa e Milena, che prendono il nome da bambini europei che in precedenza avevano vinto un concorso di disegno. Il 23 agosto 2014, il fornitore di servizi di lancio Arianespace ha annunciato che il volo VS09 ha subito un'anomalia e che i satelliti sono stati iniettati in un'orbita errata. Finirono in orbite ellittiche e quindi non potevano essere utilizzate per la navigazione. Tuttavia, in seguito fu possibile usarli per eseguire un esperimento di fisica, quindi non furono una perdita completa.

I satelliti GSAT-203 e GSAT-204 sono stati lanciati con successo il 27 marzo 2015 dal Guiana Space Center utilizzando un lanciatore a quattro stadi Soyuz. Utilizzando lo stesso lanciatore e piattaforma di lancio Soyuz, i satelliti GSAT-205 (Alba) e GSAT-206 (Oriana) sono stati lanciati con successo l'11 settembre 2015.

I satelliti GSAT-208 (Liene) e GSAT-209 (Andriana) sono stati lanciati con successo da Kourou, nella Guyana francese, utilizzando il lanciatore Soyuz il 17 dicembre 2015.

I satelliti GSAT-210 (Daniele) e GSAT-211 (Alizée) sono stati lanciati il ​​24 maggio 2016.

A partire da novembre 2016, il dispiegamento degli ultimi dodici satelliti utilizzerà un lanciatore Ariane 5 modificato , denominato Ariane 5 ES, in grado di mettere in orbita quattro satelliti Galileo per lancio.

I satelliti GSAT-207 (Antonianna), GSAT-212 (Lisa), GSAT-213 (Kimberley), GSAT-214 (Tijmen) sono stati lanciati con successo da Kourou, nella Guyana francese, il 17 novembre 2016 su un Ariane 5 ES.

Il 15 dicembre 2016, Galileo ha iniziato a offrire la capacità operativa iniziale (IOC). I servizi attualmente offerti sono Open Service, Public Regulated Service e Search and Rescue Service.

I satelliti GSAT-215 (Nicole), GSAT-216 (Zofia), GSAT-217 (Alexandre), GSAT-218 (Irina) sono stati lanciati con successo da Kourou, nella Guyana francese, il 12 dicembre 2017 su un Ariane 5 ES.

I satelliti GSAT-219 (Tara), GSAT-220 (Samuel), GSAT-221 (Anna), GSAT-222 (Ellen) sono stati lanciati con successo da Kourou, nella Guyana francese, il 25 luglio 2018 su un Ariane 5 ES.

Satelliti di seconda generazione (G2G)

A partire dal 2014, l'ESA e i suoi partner industriali hanno iniziato gli studi sui satelliti Galileo di seconda generazione, che saranno presentati alla CE per il periodo di lancio alla fine del 2020. Un'idea è quella di impiegare la propulsione elettrica , che eliminerebbe la necessità di uno stadio superiore durante il lancio e consentirebbe di inserire i satelliti di un singolo lotto in più di un piano orbitale. I satelliti di nuova generazione dovrebbero essere disponibili entro il 2025 e servono ad ampliare la rete esistente. Il 20 gennaio 2021, la Commissione europea ha annunciato di aver assegnato a Thales Alenia Space e Airbus Defence and Space un contratto da 1,47 miliardi di euro per sei veicoli spaziali di satelliti Galileo di seconda generazione. La firma dei contratti con Thales Alenia Space e Airbus Defence and Space, prevista per il 29 gennaio 2021, è stata sospesa dalla Corte di giustizia europea a seguito di una protesta presentata da OHB SE, perdente. La protesta dell'OHB presso il Tribunale della Corte di giustizia si basa su "accuse di furto di segreti commerciali" e mira sia alla sospensione delle firme dei contratti sia all'annullamento dell'aggiudicazione del contratto.

Applicazioni e impatto

Progetti scientifici con Galileo

Nel luglio 2006, un consorzio internazionale di università e istituti di ricerca ha avviato uno studio sulle potenziali applicazioni scientifiche della costellazione di Galileo. Questo progetto, denominato GEO6, è un ampio studio orientato alla comunità scientifica generale, con l'obiettivo di definire e implementare nuove applicazioni di Galileo.

Tra i vari utenti GNSS individuati dalla Galileo Joint Undertaking, il progetto GEO6, si rivolge alla Scientific User Community (UC). Il progetto GEO6 mira a promuovere possibili nuove applicazioni all'interno dell'UC scientifica dei segnali GNSS, e in particolare di Galileo.

Il progetto AGILE è un progetto finanziato dall'UE dedicato allo studio degli aspetti tecnici e commerciali dei servizi basati sulla localizzazione (LBS) . Comprende l'analisi tecnica dei benefici apportati da Galileo (ed EGNOS) e studia l'ibridazione di Galileo con altre tecnologie di posizionamento (basate su rete, WLAN, ecc.). All'interno di questi progetti, sono stati implementati e dimostrati alcuni prototipi pilota.

Sulla base del potenziale numero di utenti, dei potenziali ricavi per Galileo Operating Company o Concessionary (GOC), della rilevanza internazionale e del livello di innovazione, il consorzio selezionerà una serie di Priority Applications (PA) e svilupperà nel tempo cornice dello stesso progetto.

Queste applicazioni contribuiranno ad aumentare e ottimizzare l'utilizzo dei servizi EGNOS e le opportunità offerte dal Galileo Signal Test-Bed (GSTB-V2) e dalla fase Galileo (IOV).

Tutti i satelliti Galileo sono dotati di array laser retroriflettori che consentono di essere tracciati dalle stazioni dell'International Laser Ranging Service. I laser satellitari che vanno ai satelliti Galileo sono utilizzati per la convalida delle orbite dei satelliti, la determinazione dei parametri di rotazione della Terra e per le soluzioni combinate che incorporano osservazioni laser e microonde.

Ricevitori

Smartphone Samsung Galaxy S8+ che ricevono Galileo e altri segnali GNSS

Tutti i principali chip dei ricevitori GNSS supportano Galileo e centinaia di dispositivi degli utenti finali sono compatibili con Galileo. I primi dispositivi Android compatibili con GNSS a doppia frequenza, che tracciano più di un segnale radio da ciascun satellite, frequenze E1 ed E5a per Galileo, sono stati la linea Huawei Mate 20 , Xiaomi Mi 8 , Xiaomi Mi 9 e Xiaomi Mi MIX 3 . A luglio 2019, sul mercato erano presenti più di 140 smartphone abilitati a Galileo, di cui 9 abilitati alla doppia frequenza. Sito web dell'UE. Il 24 dicembre 2018, la Commissione europea ha approvato il mandato per tutti i nuovi smartphone di implementare Galileo per il supporto E112 .

A partire dal 1 aprile 2018, tutti i nuovi veicoli venduti in Europa devono supportare eCall , un sistema automatico di risposta alle emergenze che compone il 112 e trasmette i dati sulla posizione di Galileo in caso di incidente.

Fino alla fine del 2018, Galileo non era autorizzato per l'uso negli Stati Uniti e, in quanto tale, funzionava in modo variabile solo su dispositivi in ​​grado di ricevere segnali Galileo, all'interno del territorio degli Stati Uniti. La posizione della Federal Communications Commission sulla questione era (e rimane) che i ricevitori di sistemi di radionavigazione satellitare (RNSS) non GPS devono ricevere una licenza per ricevere tali segnali. L'UE ha chiesto e presentato nel 2015 una deroga a tale obbligo per Galileo e il 6 gennaio 2017 è stato chiesto un commento pubblico sulla questione. Il 15 novembre 2018 la FCC ha concesso la deroga richiesta, consentendo esplicitamente ai dispositivi di consumo non federali di accedere alle frequenze Galileo E1 ed E5. Tuttavia, la maggior parte dei dispositivi, inclusi gli smartphone, richiedono ancora aggiornamenti del sistema operativo o aggiornamenti simili per consentire l'uso dei segnali Galileo negli Stati Uniti.

Monete

Moneta commemorativa austriaca da € 25 per la navigazione satellitare europea , retro

Il progetto European Satellite Navigation è stato selezionato come motivo principale di una moneta da collezione di altissimo valore: la moneta commemorativa austriaca European Satellite Navigation , coniata il 1 marzo 2006. La moneta ha un anello d'argento e una "pillola" di niobio color oro . Al contrario, la porzione di niobio raffigura i satelliti di navigazione in orbita attorno alla Terra. L'anello mostra diverse modalità di trasporto, per le quali è stata sviluppata la navigazione satellitare: un aereo, un'auto, un camion, un treno e una nave portacontainer.

Guarda anche

Sistemi concorrenti

Altro

Appunti

Riferimenti

Bibliografia

Ulteriori letture

  • Psiaki, ML, "Block Acquisition of debole segnali GPS in un ricevitore software", Atti di ION GPS 2001, 14° incontro tecnico internazionale della Divisione satellitare dell'Istituto di navigazione, Salt Lake City, Utah, 11-14 settembre 2001, pp. 2838–2850.
  • Bandemer, B., Denks, H., Hornbostel, A., Konovaltsev, A., "Prestazioni dei metodi di acquisizione per ricevitori SW Galileo", European Journal of Navigation, Vol.4, No. 3, pp. 17-19, luglio 2006
  • Van Der Jagt, Culver W. Galileo: La Dichiarazione di Indipendenza Europea  : una dissertazione (2002). CHIAMA #JZ1254 .V36 2002, Descrizione xxv, 850 p. : malato. ; 30 cm + 1 CD-ROM

link esterno