Galileo drugiej generacji w CBK PAN

21 grudnia w Centrum Badań Kosmicznych PAN Roberto Prieto-Cerdeira z Europejskiej Agencji Kosmicznej przeprowadził wykład na temat aktualnego statusu programów EGNOS i Galileo, a także planowanej drugiej generacji systemu Galileo, która trafi na orbitę w przyszłej dekadzie.

Rok 2015 uznawany jest za przełomowy dla programu Galileo, ponieważ na orbicie znalazło się aż sześć nowych satelitów tworząc rdzeń dla głównego konkurenta GPS.

Dr Roberto Prieto-Cerdeira poprowadził seminarium: „Galileo Second Generation – science and innovative technology activities under GNSS Evolutions Programme”, podczas którego uczestnicy zapoznali się z istotnymi informacjami na temat drugiej generacji satelitów Galileo.

Start Sojuza-STB z dwoma satelitami Galileo / Credits – ESA

W 2015 roku europejski konkurent GPS zwiększył swoje możliwości, po tym jak na orbitę trafiło aż sześć nowych satelitów, po dwa w marcu, wrześniu i grudniu. Tym samym liczba satelitów systemu Galileo wzrosła o połowę. Zgodnie z założeniami do 2020 roku w kosmosie ma znaleźć się 30 satelitów, które zapewnić mają większą dokładność pomiaru niż GPS.

Dr Prieto-Cerdeira rozpoczął od prezentacji satelitarnego systemu wspomagającego Galileo EGNOS (ang. European Geostationary Navigation Overlay Service), który znacznie zwiększa dokładność i wiarygodność systemu nawigacji satelitarnej, z czego korzysta się przede wszystkim w lotnictwie. EGNOS składa się z 3 aktywnych satelitów i ponad 40 stacji naziemnych.

Aktualnie rozpoczyna się kolejna faza programu EGNOS v.3 C/D, a większość przygotowań ma zakończyć się jeszcze w tym roku. Nowa wersja systemu działająca z nowymi częstotliwościami GPS (GPS LS) oraz Galileo (GLA OS E1, ESa) ma zapewnić większą dokładność, dostępność oraz umożliwić pokrycie zasięgiem nowych regionów Ziemi, docelowo większej części planety z wyłączeniem obszarów polarnych.

Airbus A350 XWB Beluga dostosowany do użytkowania EGNOS, Tuluza, 7 maja 2015 / Credit: GSA

Zwiększana jest także liczba lotnisk, na których samoloty mogą korzystać ze stacji LPV (ang. Localizer performance with vertical guidance) wchodzących w skład systemu EGNOS. Docelowo ich liczba ma wzrosnąć ze 184 do 320 na koniec 2016 roku (polskie lotniska: Katowice, Gdańsk).

System jest też fabrycznie montowany w certyfikowanej przez Europejską Agencję Bezpieczeństwa Lotniczego awionice nowych samolotów, zarówno cywilnych takich jak Airbus A350 lub ATR 72-600, jak i wojskowych takich jak Airbus A400M.

Właściwa część prezentacji przedstawiciela ESA dotyczyła jednak systemu Galileo, gdzie głównym zagadnieniem była druga generacja systemu. Zakłada się, aby po 2020 roku druga generacja zaczęła zastępować najstarsze satelity Galileo, których pierwotny czas eksploatacji przewidywany był na 10 lat.

Docelowa konstelacja 30 satelitów Galileo / Credit: ESA-P. Carril

Docelowo do tego czasu na orbicie okołoziemskiej ma się znaleźć konstelacja trzydziestu satelitów Galileo, co zapewnić ma wysoką jakość pomiarów, a także pozwoli na działanie wszystkich oczekiwanych serwisów, także tych szyfrowanych dla służb państwowych.

Aby opracować założenia Drugiej Generacji Galileo w 2013 rok powstał G2G System Engineering Office, który zajmuje się tworzeniem założeń dla modernizacji systemu i kontaktami z przemysłem.

W ramach opracowywania technologii dla tego projektu powstaje Galileo Mission Evolution Roadmap, która będzie kluczem do opracowania nowych możliwości systemu zarówno w odniesieniu do segmentu kosmicznego, jak i naziemnego systemu. Usprawnienia mają dotyczyć takich tematów jak mierzenie czasu przy użyciu zegarów atomowych (zasadnicze dla dokładności pomiaru pozycji), zegary dla stacji naziemnych, algorytmy ODTS, zwiększenie dokładności i stabilności sygnału, czy napęd pozwalający manewrować satelitami na orbicie.

Badania prowadzone są też w celu optymalizacji ładunków misji Galileo tak by zwiększyć masę ładunku wynoszonego przez rakiety nośne przy równoczesnym utrzymaniu lub nawet zmniejszeniu kosztów. Szereg kontraktów związanych z tymi programami trafiło już do firm brytyjskich, niemieckich, hiszpańskich, szwajcarskich, francuskich i włoskich takich jak Airbus Defence & Space, Snecma, Selex, OHB, Deimos Space, RUAG Space, Spectratime i innych.

Druga generacja Galileo ma także zapewnić efektywniejsze działanie serwisów PRS. Nad zwiększeniem bezpieczeństwa przesyłanych danych oraz zwiększeniem siły sygnału i zapewnienia działania serwisu w niesprzyjających warunkach pracują obecnie Airbus Defence & Space oraz brytyjska firma Qinetiq.

Nowe satelity systemu Galileo Second Generation mają według aktualnych planów trafić na orbitę w 3 fazach, po 5 startów rakiet nośnych zaplanowanych w latach 2022 – 2030, tworząc dojrzałą konstelację europejskiego systemu nawigacji satelitarnej stanowiąc bardzo poważną alternatywę dla amerykańskiego GPS i rosyjskiego GLONASS, jednak – w odróżnieniu od nich – kontrolowanego przez instytucje cywilne: GSA i ESA.

Znaczenie programu EGNOS starają się podkreślić także niemieccy organizatorzy konkursu Galileo Masters, inicjując jedną z nagród specjalnych Galileo-EGNOS Prize Award Scheme (GEPAS). Projekt przyczynił się do wsparcia regionalnych partnerów konkursu a także sponsorów nagród specjalnych, zapewniając dedykowaną pomoc dla zwycięzców w przekształcaniu pomysłów konkursowych w nowe produkty i usługi.

Spośród ponad tysiąca zgłoszeń do nagrody GEPAS, w przeciągu czterech lat wsparcie zostało udzielone dla ponad 60 zespołów. Natomiast 19 beneficjentów zostało częścią konsorcjum koordynowanego przez Anwendungszentrum GmbH Oberpfaffenhofen (AZO), czyli głównego organizatora Galileo Masters.

GEPAS pomógł zrealizować trzy podstawowe cele ESNC: pomoc w ustanowieniu największego europejskiego mechanizmu wsparcia dla przedsiębiorców związanych z nawigacją satelitarną, kierowanie komercjalizacją aplikacji GNSS oraz jednoczenie Europy w kosmosie. GEPAS jako projekt realizowany przy wsparciu Komisji Europejskiej koncentrował się na tworzeniu nowych miejsc pracy dla Europejczyków w sektorze downstream.

Dzięki kilkuletniemu wsparciu konkursu Galileo Masters, GEPAS przyczynił się do wzrostu liczby zgłoszeń konkursowych oraz podniesienia jakości wniosków. Sukcesem jest także osiągnięcie imponujących wyników w rozwoju i przekształcaniu pomysłów konkursowych w projekty, które w znaczący sposób przyczyniają się do gospodarczego wzrostu opartego o flagowe europejskie programy Galileo i EGNOS.