Det EU-finansierte globale navigasjonsatellittsystemet (GNSS) Galileo går nå på lufta. Dette blir den tredje GNSS-tjenesten som blir tilgjengelig for allmennheten.
Galileo skal være et alternativ til de to eksisterende systemene, og vil gjøre Europa mindre avhengig av de amerikanske og russiske systemene.
Fra før av finnes Navstar Global Positioning System, best kjent som GPS, som utvikles og driftes av USAs forsvarsdepartement.
Den første GPS-satellitten ble skutt opp i 1974, og systemet ble åpnet for sivil bruk i 1983, som følge av at Korean Air 007 ble skutt ned over Kamtsjatkahalvøya i Sovjet samme år.
Sovjetunionen utviklet også sitt eget system, Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, bedre kjent som GLONASS.
Dette er i dag ferdigstilt, har global dekning, og ble åpnet for sivilt bruk i 2006. Det utvikles og driftes av det russiske luftforsvaret.
- Les også: Her passerer flere GPS-jammere hver dag
Et nøyaktig og sivilt alternativ
I likhet med GPS og GLONASS skal Galileo bli verdensomspennende, og skal bli det mest nøyaktige av de tre.
Galileo-satellittene går også i en høyere bane enn de to andre, og vil gi bedre tilgjengelighet i nordområdene.
Nøyaktigheten vil være omtrent som for GPS og GLONASS, men siden Galileo-satelittene har en høyere bane enn den andre, har de også færre rotasjoner rundt kloden i døgnet, 1,7 mot 2 rotasjoner for GPS.
Det gjør at satelittene er under horisonten litt sjeldnere, og at vinkelen på jordens ekvatorialplan på er en grad større, 56 grader mot 55 grader på GPS.
Avstanden til jordens overflate er 23 222 kilometer.
Denne avstanden er valgt for å unngå resonans som følge av planetær gravitasjonskrefter, og vil sørge for at satellittene holder seg til sine spesifiserte baner med en nøyaktighet på to grader i løpet av levetiden.
Nøyaktige klokker
De får også svært nøyaktige atomklokker i form av to rubidiumbaserte atomklokker og to passive hydrogenmasere.
Disse settes sammen til en stabil klokke. Hydrogenmasere har veldig god nøyaktighet på lang sikt, men kan ha sekundfluktasjoner. Rubidium brukes fordi det gir en svært høy nøyaktighet fra sekund til sekund.
Det sørger for at feil ikke blir akkumulert.
Men klokkene må korrigeres for å være helt synkronisert.
Hver fjerde time sendes det for alle GNSS-satellittene derfor opp korreksjonsmeldinger fra bakkestasjoner. Disse korreksjonsmeldingene sendes så videre til alle satellittmottakere på bakken.
Det gir en feil på mindre enn ett nanosekund per døgn, ifølge ESA. Men de andre systemene er også svært nøyaktige.
Systemet har to hovedkontrollstasjoner på bakken, 14 sensorstasjoner og fem opplinkstasjoner, blant annet på Svalbard.
Til sammen gir Galileo en feilmargin på én meter. Under designfasen var dette en stor fordel for Galileo, men de nyeste GPS-satellittene har samme feilmargin, slik at systemene blir tilsvarende nøyaktig.
At Galileo-mottakerne vil kunne skille mellom direkte signaler og refleksjoner skal gi særlig forbedret ytelse i byer.
Galileo er tofrekvent, som vil si at de sender to signaler gjennom ionosfæren. Det betyr at mottakeren selv vil kunne regne ut forsinkelsen på signalet gjennom ionosfæren.
GPS sendte tidligere bare ut på én frekvens, noe som ga en større feilmargin. Men de nye GPS-satellittene sender også på to frekvenser, så nøyaktigheten blir da i praksis den samme for GPS og Galileo.
Og siden nye mottakere kan lese signaler fra alle GNSS-tjenester, kan de uansett regne ut ionosfæreforsinkelse slik at nøyaktigheten blir langt bedre.
Viktig for infrastrukturen
EU begynte å jobbe med sitt egne GNSS allerede på 90-tallet. Det er flere grunner til at EU har ønsket å få på plass sitt eget alternativ.
Det første er at både GPS og GLONASS kan gjøres mindre nøyaktig ved behov, og gjøres helt utilgjengelig for sivilt bruk.
Myndighetene i USA og Russland kan ta slike avgjørelser på egen hånd. Det har imidlertid aldri skjedd at GPS har blitt deaktivert, og såkalt «selective availabilty», som reduserer nøyaktigheten for sivile brukere, har ikke vært i bruk siden 2000.
- Les også: 50 år i rommet
Bryter russisk og amerikansk avhengighet
Med Galileo kan Europa imidlertid slippe denne usikkerheten. Mye av infrastrukturen over hele verden har med tiden gjort seg avhengig av GNSS-tjenester, som luftfart, jernbane og telekommunikasjon.
Ifølge den europeiske romorganisasjonen ESA estimerer EU-kommisjonen at inntil sju prosent av Europas brutto nasjonalprodukt avhenger av GNSS-tjenester.
Dermed har dette blitt en sentral del av infrastrukturen, og for Europa er det viktig å ha en finger med i spillet. Om russerne eller amerikanerne av en eller annen grunn bestemmer seg for å skru av systemene, ville det skapt problemer.
Galileo er driftet av EU-organet European Global Navigation Satellite Systems Agency (GSA), og ESA.
- Vil spore alle biler med GPS: Og gjøre bensin og diesel billigere
Sivilt program
Til forskjell fra GPS og GLONASS er Galileo dessuten et rent sivilt program.
Det betyr ikke at det ikke kan brukes militært, men det er opp til hvert enkelt EU-medlemsland å avgjøre om det skal brukes til slike og andre formål.
Åpnes offisielt nå
I en pressemelding sier EU-kommisjonens visepresident Maroš Šefčovič at dette vil åpne for neste generasjon lokasjonsbasert teknologi, som selvkjørende biler og smarte byer.
Galileo åpnes offisielt i morgen 15. desember. En rekke tjenester skal tilbys på sikt, og flere av dem kommer til å være fritt tilgjengelige.
I tillegg vil det fra 2018 være et krav om Galileo-mottaker i alle biler som typegodkjennes i Europa. Dette skal gjøre det mulig for nødsentraler å se nøyaktig hvor du befinner deg når du ringer.
Bedre nødtjeneste
I tillegg støtter Galileo COSPAS SARSAT-systemet, som gjør det mulig å sende ut nødsignaler til satellitter.
Systemet fungerer ved at en nødsender, for eksempel i en båt, kan sende et nødsignal.
Dette er et lavbanesystem, hvor tre satellitter går i polar bane rundt jorda.
Signalet sendes til slike satellitter, som så videresender det til bakkestasjoner. En redningsaksjon kan så settes i gang.
I Galileo, og etterhvert også i GPS og GLONASS, er det en såkalt «bent pipe». Det vil si at satellitten tar imot signalet, og sender det videre.
Den store forskjellen nå er at det er en signaleringskanal i Galileo-satellittene som brukes slik at dersom et signal er løst ut, og GNSS-mottakeren er en Galileo-mottaker, får du beskjed om at et signal er fanget opp fra området du er i.
Da er det en sannsynlighet for at det er ditt signal, og du får i realiteten en tilbakemelding om at noen har oppfattet nødsignalet ditt.
- Investerte i roboter og digitalisering: Nå produserer de Dreamliner-deler dobbelt så fort
Håper på positive ringvirkninger
EU håper at Galileo skal bidra til å styrke europeisk industri, og inspirere til nye tekniske gjennombrudd som kan gi ringvirkninger i regionen.
Så langt er det satt 18 satellitter i bane, men Galileo skal innen 2020 har 30 satellitter. Infrastrukturen på bakken er imidlertid ferdigstilt.
Frem til resten av satellittene er operative, er Galileo-mottakere avhengig av GLONASS- eller GPS-systemet for å fungere. Dette fordi signalene fra de satellittene som er plassert ut ikke alltid vil være tilgjengelig.
Galileo og GPS er fullt ut kompatible med hverandre, så en Galileo-mottaker vil automatisk også fungere med GPS.
18 satellitter er imidlertid nok til å kunne tilby tjenesten.
Målet er at Galileo skal tas bredt i bruk. Stort sett alle de store brikkesettprodusentene som Qualcomm, Broadcomm og Intel bygger allerede inn Galileo-støtte i sine produkter, så det er ventet at systemet vil tas i bruk av mange på kort tid.
USA, Russland og Kina står ikke i ro
Utviklingen av GPS og GLONASS står for øvrig ikke stille. Amerikanerne utvikler GPS III – en ny type satellitter som skal gi bedre nøyaktighet og tilgjengelighet. I dette systemet er «selective availability» helt fjernet, noe som rent praktisk betyr at det ikke vil være mulig å tilby en dårligere tjeneste til sivile brukere.
Disse satellittene har samme klokke som Galileo-satellittene, og vil gi samme nøyaktighet. Det er allerede sendt opp noen slike.
Russerne holder på å oppgradere sine satellitter til fjerde generasjon, kalt GLONASS-K. Disse gir bedre nøyaktighet og har lengre levetid enn tidligere utgaver.
Kina har også sitt eget GNSS-program under utvikling. BeiDou Navigation Satellite System (BDS) er under oppbygging, og gir i dag regional dekning over Kina.
BeiDou skal være ferdigstilt innen 2020, og vil da ha global dekning. Det skal bestå av 30 satellitter i bane, og fem geostasjonære satellitter.
I tillegg har India utviklet sitt eget regionale system, kalt Navigation with Indian Constellation (NAVIC). Det er imidlertid ingen planer om å gjøre dette globalt tilgjengelig.
- Sitter i Trondheim: De lager verdens mest solgte grafikkprosessor
