Galileo (navigatiesysteem)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Galileo is het niet-militaire wereldwijde satellietnavigatiesysteem (GNSS) dat gebouwd wordt door de Europese Unie (EU) in samenwerking met de Europese Ruimtevaartorganisatie, ESA. Het Galileo-project is het grootste Europese ruimtevaartproject aller tijden. Galileo wordt het eerste civiele satellietnavigatiesysteem; dit ter onderscheiding van de huidige wereldwijde militaire systemen, te weten het Amerikaanse global positioning system (gps), het Chinese Beidou en het Russische GLONASS.

Galileo moet volgens planning in 2019 wereldwijd volledig operationeel zijn en kan dan, net als gps, door iedereen gratis gebruikt worden voor tijdsreferentie en plaatsbepaling. Naast de gratis open service die nauwkeuriger zal zijn dan gps, zal Galileo ook extra commerciële diensten beschikbaar stellen, onder andere garantie op juistheid van de positie.

De belangrijkste bestaansreden van Galileo is politiek van aard: Europese onafhankelijkheid van onder andere de Verenigde Staten. Gps en GLONASS zouden uit politieke overwegingen uitgeschakeld of versleuteld kunnen worden. De gebruikers zullen hun locatie (en tijd) kunnen bepalen door gelijktijdig gebruik te maken van zowel Galileo als gps en GLONASS, maar ook met Galileo alleen. Zo kan Europa zelf beslissen over de beschikbaarheid van een GNSS. In de periode van de besluitvorming en ontwikkeling van Galileo heeft het ministerie van defensie van de VS verschillende vergelijkbare verbeteringen meteen ingevoerd voor gps of deze aangekondigd voor de derde generatie gps-satellieten (zoals extra civiele frequenties en hogere precisie).

Geschiedenis[bewerken]

Het project werd officieel goedgekeurd op 26 mei 2003 door de EU en de ESA.

Op 28 december 2005 werd de eerste testsatelliet GIOVE-A met succes gelanceerd vanaf de Russische lanceerbasis Baikonoer in Kazachstan, op 27 april 2008 de tweede.

Problemen[bewerken]

In 2007 raakte het project in problemen. Een consortium van acht uitvoerende Europese ruimtevaartbedrijven kwam niet binnen de afgesproken termijn tot overeenstemming over het gewenste resultaat. De Duitse staatssecretaris voor Wetenschap Peter Hintze liet weten dat de EU-landen "in principe" willen doorgaan met Galileo.

Op 30 november 2007 is alsnog een akkoord bereikt over de bouw van het systeem, dat in 2013 operationeel moet zijn.[1] De verwachting is dat het project 4,8 miljard euro gaat kosten.[2]

Het Amerikaanse tijdschrift IEEE Spectrum heeft het project tot "Loser" bestempeld vanwege de overschrijding van het budget en de tijdsplanning.[3]

Realisatie[bewerken]

Op 21 oktober 2011 werden vanaf de lanceerbasis bij Kourou de eerste twee satellieten voor Galileo gelanceerd. De satellieten dragen jongens- en meisjesnamen vanuit heel Europa. De eerste twee satellieten heten Thijs en Natalia.[4] Inmiddels zijn er vier satellieten gelanceerd (december 2013).

Kenmerken[bewerken]

Kosten[bewerken]

De geschatte kosten van het project, inclusief infrastructuur op aarde, bedragen zo'n 3,4 miljard euro.[bron?]

Technische voordelen[bewerken]

Galileo is in enkele opzichten beter dan gps en/of GLONASS, met name:

  • Betere precisie voor alle gebruikers (één meter; tot 20 cm als betaalde service,[5] gps tot vier meter).
  • Betere dekking van satellietsignalen op hogere geografische breedten dan gps (met name van belang voor de Scandinavische landen).
  • Door met gps vergelijkbare techniek eenvoudigere ontwikkeling van ontvangers die zowel gps als Galileo ontvangen dan de ontwikkeling van ontvangers die zowel gps en GLONASS ontvangen. Het voordeel van meerdere GNSS gebruiken is dat met meer satellieten in gebieden met beperkt zicht op de hemel, zoals in stedelijke omgeving, vaker toch een positie te bepalen is.
  • Mogelijkheden voor het versturen van noodsignalen.

Participatie[bewerken]

Ook China, Marokko, Israël en India nemen deel aan het project en dragen bij aan de financiering en ontwikkeling. Met enkele andere landen, waaronder Canada, Brazilië en Australië, lopen besprekingen over deelname aan het project. China droeg zo'n € 230 miljoen bij maar besliste in 2000 om een onafhankelijk navigatiesysteem te maken, genaamd Beidou. Nederland draagt € 43 miljoen bij.

Satellieten[bewerken]

Het systeem zal uiteindelijk bestaan uit 30 satellieten (27 operationele + 3 reserve). Deze satellieten zullen in drie middelhoge cirkelvormige banen worden gebracht op een hoogte van 23.616 kilometer en onder een hoek van 56 graden ten opzichte van het evenaarsvlak. Door het grote aantal satellieten, de positie, en de drie reservesatellieten moet het systeem buitengewoon betrouwbaar worden. Bovendien kan de gebruiker informatie ontvangen in verband met de nauwkeurigheid van het aangeboden signaal, zodat men ook, waar de nauwkeurigheid cruciaal is, weet of de gegevens bruikbaar zijn. Er zullen 10 civiele navigatiesignalen uitgezonden worden op de frequenties 1164-1215 MHz, 1215-1300 MHz en 1559-1592 MHz. Elke satelliet weegt 700 kg en het hele systeem is ontworpen om 12 jaar mee te gaan. De elektronica is speciaal afgeschermd tegen de ruimtestraling.

Onderdelen[bewerken]

Elke satelliet bevat de volgende componenten:

  • L-band-antenne: zendt de navigatiesignalen uit in de L-band.
  • Search-and-rescue-antenne: vangt noodsignalen op vanaf de aarde en zendt ze naar een grondstation dat ze verder stuurt naar een lokale reddingseenheid.
  • C-band-antenne: ontvangt satellietgegevens van een uplinkstation. Dit zijn onder meer signalen voor de synchronisatie van de klokken aan boord van de satelliet met een atoomklok op aarde en de informatie over de kwaliteit van het signaal. Deze informatie wordt meegestuurd met het navigatiesignaal zodat de ontvanger weet of het signaal betrouwbaar is.
  • Twee S-band-antennes voor telemetrie, volg- en stuursignalen. Deze signalen zijn huishoudgegevens van de satelliet zelf en haar apparatuur van en naar het grondsegment. Deze antennes ontvangen, verwerken en verzenden ook de hoogtegegevens van de satelliet op een paar meter nauwkeurig. De S-bandantennes kunnen ook de C-bandantenne vervangen mocht deze defect zijn.
  • Infrarood- en zichtbaarlicht-zonnedetectoren: deze houden de satelliet naar de aarde gericht. De infrarooddetectoren 'zien' het verschil tussen de koude ruimte en de 'warme' aarde. Met de zonnedetectoren wordt de hoek met de zon gemeten.
  • Laserretroreflector: reflecteert laserstralen vanaf grondstations die zo de positie van de satelliet tot op een paar centimeter kunnen bepalen. Dit zal slechts eenmaal per jaar gebeuren omdat de metingen met de S-bandantenne voldoende nauwkeurig zijn.
  • Radiatoren om de overtollige warmte af te voeren.
  • Passieve waterstofmaserklokken: de satelliet heeft twee moederklokken. Deze atoomklokken steunen op de ultrastabiele oscillaties van het waterstofatoom om de tijd te meten met een nauwkeurigheid van 0,45 nanoseconden over een periode van twaalf uur.
  • Rubidiumklokken: ook twee. Deze zijn kleiner in omvang en dienen als reserve voor beide waterstofmaserklokken. Zij hebben een nauwkeurigheid van 1,8 nanoseconden in twaalf uur.
  • Regeleenheid voor de bewaking van de klokken: zorgt voor de verbinding tussen de vier klokken en vooral dat ze alle vier in fase lopen zodat er onmiddellijk kan overgeschakeld worden indien de moederklok faalt.
  • Signaalgenerator voor het navigatiesignaal: genereert de navigatiesignalen uit de gegevens van de klokken en het uplink- en kwaliteitssignaal van de C-bandantenne. Deze signalen worden dan omgezet naar de L-band om uitgezonden te worden naar de gebruikers.
  • Gyroscopen: meten de rotatie van de satelliet.
  • Reactiewielen: besturen de rotatie van de satelliet. De satelliet roteert in tegenovergestelde zin van deze wielen. Op één omwenteling rond de aarde, roteert de satelliet tweemaal om haar as om de zonnepanelen naar de zon gericht te houden.
  • Magnetokoppelingen: bepalen de omwentelingssnelheid van de reactiewielen door middel van magnetische inductie.
  • Vermogenssturing: stuurt het vermogen van de zonnepanelen en de batterijen naar de verschillende onderdelen.
  • Computer: stuurt zowel de satelliet zelf als verschillende componenten.

Search and rescue[bewerken]

Naast de onderdelen voor navigatie hebben Galileosatellieten nog een extra transponder voor het doorgeven van noodsignalen die verzonden worden met een speciale chip in het gebruikerstoestel. Galileo zal de locatie van de gebruiker bepalen en een bevestiging sturen dat hulp onderweg is. Dit wordt een aanvulling op een reeds bestaande applicatie (Cospas-Sarsat). De eerste testen met vier satellieten (10 februari 2014) leverden volgend resultaat op: 77% van de gesimuleerde noodsignalen leverden een lokalisatie op tot op 2 km nauwkeurig. 95% van de lokalisaties gebeurde binnen de 5 km. De controlecentra werden binnen de anderhalve minuut verwittigd (het lastenboek vroeg binnen de 10 minuten).

Grondstations[bewerken]

Galileo zal beschikken over tweewegcommunicatie tussen de satellieten en de grondstations.

Galileo-controlecentrum (GCC)[bewerken]

Er worden twee GCC’s gebouwd in Europa: één in Oberpfaffenhofen bij München en een tweede in Fucino bij Rome. De Galileo-hoofdvestigingen komen in Toulouse en Londen.

Galileo-sensorstation (GSS)[bewerken]

Twintig Galileo-sensorstations (GSS) worden via een wereldwijd netwerk verbonden met de GCC, waar de verzamelde gegevens op juistheid gecontroleerd zullen worden en waar de tijd van elke satelliet met de klok in het controlecentrum vergeleken wordt. Via 15 uplinkstations kunnen correcties naar de satellieten gezonden worden.

Vergelijking met andere systemen[bewerken]

Gps GLONASS Galileo
Totaal aantal satellieten min. 24 + 3 24 27 + 3
Omlooptijd 11 uur 58 minuten 11 uur 15 minuten 14 uur 22 minuten
Hoogte 20200 km 19100 km 23616 km
Max. geografische breedte 55° 60° 60°
Aantal banen 6 3 3
Satellieten per baan 4 8 10
Inclinatie 55° 120° 120°
Afstand tussen de banen 60° 120° 120°
Frequenties L1: 1575,42 MHz
L2: 1227,60 MHz
L5: 1176,45 MHz (modernisering)
Satellietafhankelijk
1246-1257 MHz
1602-1616 MHz
3 frequenties
Modulatie CDMA FDMA CDMA
Coördinatensysteem WGS84 PZ90.02 GTRF
Referentietijd GPS-tijd = TAI - 19 seconden UTC + 3 uur TAI[bron?]

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties