GALILEO - европейская система спутниковой навигации


Galileo — совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства, является частью транспортного проекта Трансевропейские сети. Система предназначена для решения геодезических и навигационных задач. В последнее время всё больше производителей ССН-оборудования интегрируют в свои спутниковые приёмники и антенны возможность принимать и обрабатывать сигналы со спутников Galileo, этому способствует достигнутая договорённость о совместимости и взаимодополнении с системой NAVSTAR GPS третьего поколения. Финансирование проекта будет осуществляться в том числе за счёт продажи лицензий производителям приёмников.

egnos-service-for-payment-and-liability-critical-road-applications-1-1024.jpg

В отличие от американской GPS и российской ГЛОНАСС, система Galileo не контролируется национальными военными ведомствами, однако в 2008 году парламент ЕС принял резолюцию «Значение космоса для безопасности Европы», согласно которой допускается использование спутниковых сигналов для военных операций, проводимых в рамках европейской политики безопасности. Разработку системы осуществляет Европейское космическое агентство. Общие затраты оцениваются в 4,9 млрд евро.

Европейская программа по созданию ГНСС официально была утверждена в 1994, когда Европейский совет потребовал от Европейской комиссии предпринять шаги по развитию информационных технологий, включая и спутниковую навигацию. Было принято решение развивать два направления. Первое из них – создание систем функциональных дополнений существующих ГНСС GPS и ГЛОНАСС. Эта программа получила название European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS). Второе направление заключалось в создании собственной ГНСС, предназначенной для гражданского применения и построенной на принципах государственно-частного партнёрства. В 1999 Европейский проект по созданию ГНСС получил условное название ГАЛИЛЕО в честь итальянского астронома Галилео Галилея.

Экспериментальные спутники GIOVE-A и GIOVE-B были запущены на орбиту 28 декабря 2005 и 27 апреля 2008 соответственно. Основная задача GIOVE-A состояла в оценке точностных характеристик навигационных радиосигналов ГАЛИЛЕО во всех частотных диапазонах, а GIOVE-В - в тестировании навигационной полезной нагрузки.

Два первых навигационных космических аппарата (КА) были запущены 20 октября 2011 с помощью ракеты «Союз-СТБ» с космодрома в Куру. Технология выведения КА ГАЛИЛЕО предполагает групповые запуски по два КА на российской ракете-носителе «Союз» и по четыре КА на европейской ракете «Ариан-5».

Помимо стран Европейского Союза, в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея, Украина. Кроме того, ведутся переговоры с представителями Аргентины, Австралии, Бразилии, Чили, Индии, Малайзии. Ожидалось, что Galileo войдёт в строй в 2014—2016 годах, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (24 операционных и 6 резервных). Но на 2018 год спутниковая группировка Galileo так и не достигла необходимого количества аппаратов. Компания Arianespace заключила договор на 10 ракет-носителей «Союз» для запуска спутников, начиная с 2010 года. Космический сегмент будет обслуживаться наземной инфраструктурой, включающей в себя три центра управления и глобальную сеть передающих и принимающих станций.


MYKkUTk.png


В состав орбитальной группировки системы Galileo войдет 30 навигационных спутников (НС, масса спутника – 700-800 кг, срок активного существования – 10 лет), расположенных на трех круговых орбитах высотой 23222 км и наклонением 56°. Один из НС в каждой орбитальной плоскости является резервным. Ожидается, что структура сети спутников будет такова, что в большинстве точек земной поверхности в любой момент времени в зоне видимости будет находиться одновременно от 6 до 8 навигационных спутников. Такая конфигурация группировки была выбрана, исходя из гарантированного обеспечения требований по точности и доступности при минимальных затратах на коррекцию орбиты за время существования КА.


Galileo_satellite_in_orbit_pillars.jpg


Спутники Galileo выводятся на круговые геоцентрические орбиты высотой 23 222 км (или 29 600 км от центра Земли), проходят один виток за 14 ч 4 мин 42 с и обращаются в трёх плоскостях, наклонённых под углом 56° к экватору. Долгота восходящего узла каждой из трёх орбит отстоит на 120° от двух других. На каждой из орбит при полном развёртывании системы будет находиться 8 действующих и 2 резервных спутника. Эта конфигурация спутниковой группировки обеспечит одновременную видимость из любой точки земного шара по крайней мере четырёх аппаратов. Временна́я погрешность атомных часов, установленных на спутниках, составляет одну миллиардную долю секунды, что обеспечит точность определения места приёмника около 30 см на низких широтах. За счёт более высокой, чем у спутников GPS, орбиты, на широте Полярного круга будет обеспечена точность до одного метра. Каждый аппарат Galileo весит около 675 кг, его габариты со сложенными солнечными батареями составляют 3,02×1,58×1,59 м, а с развёрнутыми — 2,74×14,5×1,59 м, энергообеспечение равно 1420 Вт на солнце и 1355 Вт в тени. Расчётный срок эксплуатации спутника превышает 12 лет.

Первый опытный спутник системы Galileo 28 декабря 2005 года был запущен с космодрома Байконур и выведен на орбиту с помощью ракеты-носителя «Союз-ФГ». Второй опытный спутник системы Galileo был запущен 27 апреля 2008 года и начал передавать сигналы 7 мая 2008 года. Оба спутника предназначены для проведения испытаний аппаратуры и исследования характеристик сигналов. Для систематического сбора данных измерений усилиями ЕКА была создана всемирная сеть наземных станций слежения, оборудованных приёмниками.

Следующий этап состоял в выводе на орбиты четырёх спутников Galileo, которые, будучи запущенными парами (два 20 октября 2011 года и ещё два в октябре 2012 года), создали первое мини-созвездие Galileo. 12 ноября в 16:38 по московскому времени над базой Воздушных Сил Gilze-Rijen в Нидерландах с помощью четырёх спутников Европейского космического агентства впервые удалось определить широту, долготу и высоту, — то есть отследить местоположение воздушного судна (самолёт — Fairchild Metro-II), которое участвовало в тестировании европейской системы спутниковой навигации. Это был первый раз, когда Европе удалось отследить передвижение воздушного судна, используя только собственную независимую систему навигации.


ESTRACK_locations_pillars.png


Наземный сегмент Galileo для фазы орбитальной проверки (ФОП) будет включать 18 сенсорных станций, 5 аплинковых, 2 блока телеметрии, трекинга и команд, а также 2 центра управления Galileo (ЦУГ). Центры управления будут расположены в Фучино (Италия, 2010) и Оберпфаффенхофене (Германия). Данные, собранные сенсорными станциями, будут передаваться в ЦУГи, где они будут обработаны управлением миссии для того, чтобы определить данные, которые в дальнейшем будут отправлены обратно на спутники через аплинковые станции. Способность системы Galileo напрямую информировать пользователей об уровне целостности сигнала представляет основное существенное отличие от других систем спутниковой навигации.

Пресс-служба Европейского космического агентства ESA сообщила, что 27 января 2010 года в Европейском центре космических исследований и технологий в городе Нордвейк (Нидерланды) состоялась церемония подписания первых трёх контрактов, обеспечивающих полномасштабное развёртывание группировки Galileo. После завершения развёртывания группировки спутники обеспечат в любой точке планеты, включая Северный и Южный полюсы, 90-процентную вероятность одновременного приёма сигнала от четырёх спутников.

Благодаря доступу к точному сигналу в двух частотных диапазонах клиенты Galileo получат информацию о своем местоположении с точностью 4 м в горизонтальной плоскости и 8 м в вертикальной с доверительной вероятностью 0,95. Применение европейского дополнения EGNOS повысит точность до 1 м, а в специальных режимах она будет доведена до 10 см.

12 июля 2019 года все спутники группировки на сайте оператора системы Galileo были помечены как неработающие, а пользователи спутниковой системы не смогли использовать сигналы с космических аппаратов.