Галилео (спутниковая система навигации)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Galileo
Galileo logo.svg
Логотип
Оператор

ESA

Применение

гражданское

Статус

работает

Покрытие

глобальная

Точность

1 м

Созвездие спутников
Требуется

30 (план — 2020 г.)

На орбите

18 (декабрь 2016 года)

Первый запуск

2011 год

Орбита
Тип

средневысокая

Высота

23 222 км

Другое
Стоимость

€5 млрд

Сайт

www.esa.int

Commons-logo.svg Galileo на Викискладе

«Галиле́о» (Galileo) — совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства, является частью транспортного проекта Трансъевропейские сети (англ. Trans-European Networks). Система предназначена для решения геодезических и навигационных задач. В последнее время всё больше производителей GNSS-оборудования интегрируют в свои спутниковые приёмники и антенны возможность принимать и обрабатывать сигналы со спутников «Галилео», 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.

Помимо стран Европейского Союза, в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея, Украина. Кроме того, ведутся переговоры с представителями Аргентины, Австралии, Бразилии, Чили, Индии, Малайзии. Ожидается, что «Галилео» войдёт в строй в 2014—2016 годах, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (24 операционных и 6 резервных[1]). Компания Arianespace заключила договор на 10 ракет-носителей «Союз» для запуска спутников, начиная с 2010 года[2]. Космический сегмент будет обслуживаться наземной инфраструктурой, включающей в себя три центра управления и глобальную сеть передающих и принимающих станций.

В отличие от американской GPS и российской ГЛОНАСС, система «Галилео» 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.

Спутники «Галилео» 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 «Галилео» 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.

Наблюдаемость спутников группировки «Галилео» с фиксированной точки на земной поверхности

Этапы проекта[править | править код]

Первый этап[править | править код]

Первая фаза — планирование и определения задач стоимостью в 100 млн евро, второй этап состоит в запуске двух опытных спутников и развития инфраструктуры (наземных станций для них) стоимостью 1,5 млрд евро.

Первый опытный спутник системы «Галилео» был доставлен на космодром Байконур 30 ноября 2005 года. 28 декабря 2005 года в 8:19 с помощью ракеты-носителя «Союз-ФГ» космический аппарат GIOVE-A был выведен на расчётную орбиту высотой 23 222 км с наклонением 56°. Масса аппарата 700 кг, габаритные размеры: длина — 1,2 м, диаметр — 1,1 м. Основная задача GIOVE-A состояла в испытании дальномерных сигналов «Галилео» на всех частотных диапазонах. Спутник создавался в расчёте на 2 года активного экспериментирования, которое и было успешно завершено примерно в расчётные сроки. Передача сигналов по состоянию на апрель 2009 года ещё продолжалась.

Второй этап[править | править код]

Второй опытный спутник системы «Галилео» GIOVE-B был запущен 27 апреля 2008 года и начал передавать сигналы 7 мая 2008 года. Основная задача GIOVE-B состоит в тестировании передающей аппаратуры, которая максимально приближена к будущим серийным спутникам. GIOVE-B — первый спутник, в котором в качестве часов используется водородный мазер. GIOVE-B способен передавать несколько модификаций дальномерного кода открытой службы на частоте L1 (модуляции BOC(1,1), CBOC, TMBOC), из которых предполагается выбрать одну для дальнейшего постоянного использования.

Оба спутника GIOVE 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, разработанными в компании Septentrio.

Третий этап[править | править код]

Третий этап состоит в выводе на орбиты четырёх спутников Galileo IOV (in-orbit validation), которые, будучи запущенными парами (два 20 октября 2011 года и ещё два в октябре 2012 года), создали первое мини-созвездие Galileo. Запуски состоялись в рамках программы «Союз на Куру», с помощью ракеты «Союз-СТБ»[3] с космодрома в Куру. Первые четыре спутника строятся партнерством EADS Astrium-Thales Alenia Space. Спутники будут расположены на круговых орбитах на высоте 23 222 км.

10 декабря 2011 года Galileo передала на Землю первый тестовый навигационный сигнал — два спутника, выведенные на орбиту в октябре российским «Союзом», успешно включили свои передатчики. Специалисты Galileo включили главную антенну L-диапазона (1,2—1,6 гигагерца), с которой был передан первый для Galileo навигационный сигнал, его мощность и форма соответствовала всем спецификациям, а также совместима с американской системой GPS. 12 октября 2012 года[4] были запущены на орбиту ещё 2 спутника проекта Galileo, стало возможным первое позиционирование из космоса, так как для него необходимо по крайней мере четыре спутника[5]. С каждым следующим выводом новых спутников точность позиционирования будет повышаться. 4 декабря 2012 третий спутник Galileo передал на Землю первый тестовый навигационный сигнал, то есть на всех частотах полноценно функционируют уже три спутника Galileo.

Тестовая фаза проекта «Галилео» произошла 12 марта 2013 года. Это первое определение долготы, широты и высоты над уровнем моря с помощью «Галилео». Эксперимент состоялся в навигационной лаборатории технического сердца проекта - ЕКА ESTEC, в Нордвейк, Нидерланды, утром 12 марта с ожидаемой точностью навигации от 10 до 15 метров. Для этого пришлось с максимальной точностью расположить четыре первых спутника на орбите. На тот момент позиционирование было возможно в течение максимум двух-трёх часов в день.

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.

Создание наземного сегмента: трёх центров управления (GCC), пяти станций контроля за спутниковой группировкой (TTC), 30 контрольных приёмных станций (GSS), 9 ап-линк станций (ULS) для актуализации излучаемых сигналов.

В целом, наземный сегмент «Галилео» для фазы орбитальной проверки (ФОП) будет включать 18 сенсорных станций, 5 аплинковых, 2 блока телеметрии, трекинга и команд, а также 2 центра управления «Галилео» (ЦУГ). Центры управления будут расположены в Фучино (Италия, 2010)[6] 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 «Галилео» 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.

Вывод на орбиту спутниковой группировки. Компания Thales Alenia Space (Италия) обеспечит системную подготовку Galileo, компания OHB-System AG (Германия) произведёт (совместно с британской SSTL) спутники первой очереди системы. Первый спутник должен быть готов к июлю 2012 года, впоследствии каждые три месяца должны поставляться очередные два аппарата, объём заказа составляет 566 млн евро.

Первые виды услуг должны быть представлены в 2014 году, все виды служб — не раньше 2016 года. Общая стоимость проекта на данном этапе — 3,4 млрд евро.

Всемирная сеть станций Galileo будет контролироваться Центром управления, находящимся в Фучино (Италия). Поправки в сигнал определения координат спутниками будут вноситься через каждые 100 минут или даже меньше.

Уже смонтированы и готовы к работе станции слежения и корректировки точности спутникового сигнала в итальянском Фучино, в Куру Французской Гвианы, в норвежском Шпицбергене. А также в антарктическом Тролле, на островах Реюньон и Кергелен в Индийском океане, в Новой Каледонии Тихого океана. Все они связаны с двумя центрами управления Galileo: Фучино отвечает за предоставление навигационных услуг, а Оберпфаффенхофен отвечает за управление спутниками[6]. Некоторые из построенных станций в Швеции (Кируна) и на Французской Гвиане (Куру) уже используются для мониторинга первых спутников Galileo, запущенных в октябре 2011 года.

Четвёртый этап[править | править код]

Четвёртый этап проекта запущен с 2014 года, стоимость — примерно 220 млн евро в год. Возможно, лицензия на эксплуатацию будет передана частным компаниям.

К 2015 году на орбиту будут выведены ещё 14 спутников, остальные — к 2020 году[7].

После завершения развёртывания группировки спутники обеспечат в любой точке планеты, включая Северный и Южный полюса, 90-процентную вероятность одновременного приёма сигнала от четырёх спутников.

Благодаря доступу к точному сигналу в двух частотных диапазонах клиенты «Галилео» 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.

Для максимальной синхронизации спутники Galileo оснащены сверхточными атомными часами на рубидии-87 с максимальной ошибкой до одной секунды за три миллиона лет, что соответствует навигационной неточности, не превышающей 30 см при одновременном приёме сигнала от восьми—десяти спутников.

22 августа 2014 года первые полнофункциональные (англ. Full Operational Capability, сокр. FOC) спутники Galileo были запущены с космодрома Куру (Французская Гвиана). При этом российская ракета-носитель «Союз-СТ-Б» отработала штатно. Затем, 23 августа 2014 года, дальнейший вывод спутников на нецелевую орбиту прошёл неудачно, что было вызвано ошибками в ориентации разгонного блока «Фрегат-МТ» (разработчик и производитель «Фрегатов» — подмосковное НПО имени Лавочкина)[8]. Это первая нештатная ситуация при запуске космических аппаратов с космодрома Куру при помощи российских изделий. Пуски ракет «Союз-СТ-Б» были временно приостановлены[9].

Первый после 7-месячного перерыва запуск европейских навигационных спутников Galileo был запланирован на 26 марта 2015 года. Пуск произведён с помощью российской ракеты-носителя «Союз-СТ-Б» с космодрома Куру. 11 сентября 2015 года из Гвианского космического центра (ГКЦ, Французская Гвиана) совместные расчёты российских и европейских специалистов выполнили запуск российской ракеты-носителя СОЮЗ-СТ-Б с разгонным блоком ФРЕГАТ-МТ и двумя европейскими космическими аппаратами GALILEO FOC М3[7]. 17 декабря 2015 года из Гвианского космического центра успешно выполнен запуск ракеты «Союз-СТ-Б» с космическими аппаратами Galileo FOC M4[10].

15 декабря 2016 года навигационная система «Галилео» официально введена в эксплуатацию Европейской комиссией и стала доступной пользователям, в режиме «начальной эксплуатационной производительности» (англ. Initial Operational Capability). На момент ввода системы на орбите находились 18 спутников, из них: 11 — действующих, 4 — вводятся в эксплуатацию, 2 — работают в тестовом режиме и 1 — не функционирует. На начальном этапе система не сможет самостоятельно обеспечивать круглосуточное глобальное покрытие, поэтому будет компенсироваться данными спутников системы GPS[11].

В середине января 2017 года было сообщено, что на спутниках вышли из строя 10 атомных часов, трое традиционных рубидиевых и семь более точных, водородных. Одни водородные часы впоследствии удалось вернуть в строй. Поломки произошли на разных типах спутников, как полнофункциональных FOC, так и IOV, запущенных первыми для подтверждения функционирования системы. Пять установок водородных часов отказало на спутниках IOV. Поскольку на каждом спутнике находится 4 установки атомных часов, по 2 каждого типа, а для функционирования спутника необходимы только одни, то поломка не отразилась на системе навигации в целом. Из-за расследования причин неполадок запуск следующих спутников отложен на несколько месяцев[12][13].

В середине февраля 2017 года появилась информация о недостаточной защищённости сигналов «Галилео» от хакерских атак. Над устранением проблемы работают ученые Университета Левен (Бельгия). Для этого ими предложено использовать метод TESLA для электронных подписей. Служба проверки подлинности публично появится на некоторых спутниках «Галилео» в 2018 году, а полностью начнет функционировать к 2020 году. Пользователям понадобится специальный приёмник для сигналов «Галилео», который также может проверять электронные подписи[14].

Список спутников[править | править код]

Дата, время запуска (UTC) Космодром,
стартовый комплекс
Ракета-носитель / Разгонный блок NSSDC ID
SCN
Аппарат Результат Статус
28.12.2005 Байконур, 31/6 Союз-ФГ / Фрегат 2005-051A
28922
GIOVE-A (GSAT 0001) Успех не используется[15]
26.04.2008 Байконур, 31/6 Союз-ФГ / Фрегат 2008-020A
32781
GIOVE-B (GSAT 0002) Успех не используется[15]
21.10.2011 Куру, ELS Союз-СТ-Б / Фрегат-MT 2011-060A
37846
Galileo 1
(IOV PFM, GSAT 0101, Thijs)
Успех действующий
2011-060B
37847
Galileo 2
(IOV FM2, GSAT 0102, Natalia)
Успех действующий
12.10.2012 Куру, ELS Союз-СТ-Б / Фрегат-MT 2012-055A
38857
Galileo 3
(IOV FM3, GSAT 0103, David)
Успех действующий
2012-055B
38858
Galileo 4
(IOV FM4, GSAT 0104, Sif)
Успех не работает с 27 мая 2014[16]
22.08.2014 Куру, ELS Союз-СТ-Б / Фрегат-MT 2014-050A
40128
Galileo 5
(FOC FM1, GSAT 0201, Doresa)
Частичная неудача тестовый режим[17][18]
2014-050B
40129
Galileo 6
(FOC FM2, GSAT 0202, Milena)
Частичная неудача тестовый режим[19][20]
27.03.2015 Куру, ELS Союз-СТ-Б / Фрегат-MT 2015-017A
40544
Galileo 7
(FOC FM3, GSAT 0203, Adam)
Успех действующий
2015-017B
40545
Galileo 8
(FOC FM4, GSAT 0204, Anastasia)
Успех действующий
11.09.2015 Куру, ELS Союз-СТ-Б / Фрегат-MT 2015-045A
40889
Galileo 9
(FOC FM5, GSAT 0205, Alba)
Успех действующий
2015-045B
40890
Galileo 10
(FOC FM6, GSAT 0206, Oriana)
Успех действующий
17.12.2015 Куру, ELS Союз-СТ-Б / Фрегат-MT 2015-079B
41175
Galileo 11
(FOC FM8, GSAT 0208, Andriana)
Успех действующий
2015-079A
41174
Galileo 12
(FOC FM9, GSAT 0209, Liene)
Успех действующий
24.05.2016 Куру, ELS Союз-СТ-Б / Фрегат-MT 2016-030A
41549
Galileo 13
(FOC FM10, GSAT 0210, Danielè)
Успех действующий
2016-030B
41550
Galileo 14
(FOC FM11, GSAT 0211, Alizée)
Успех действующий
17.11.2016, 13:06 Куру, ELA-3 Ариан-5 ES 2016-069A
41859
Galileo 15
(FOC FM7, GSAT 0207, Antonianna)
Успех[21][22] вводится в эксплуатацию
2016-069B
41860
Galileo 16
(FOC FM12, GSAT 0212, Lisa)
Успех вводится в эксплуатацию
2016-069C
41861
Galileo 17
(FOC FM13, GSAT 0213, Kimberley)
Успех вводится в эксплуатацию
2016-069D
41862
Galileo 18
(FOC FM14, GSAT 0214, Tijmen)
Успех вводится в эксплуатацию
ноябрь 2017[23] Куру, ELA-3 Ариан-5 ES - Galileo 19
(FOC FM15, GSAT 0215, Nicole)
- Galileo 20
(FOC FM16, GSAT 0216, Zofia)
- Galileo 21
(FOC FM17, GSAT 0217, Alexandre)
- Galileo 22
(FOC FM18, GSAT 0218, Irina)
2018 Куру, ELA-3 Ариан-5 ES - Galileo 23
(FOC FM19, GSAT 0219, Tara)
- Galileo 24
(FOC FM20, GSAT 0220, Samuel)
- Galileo 25
(FOC FM21, GSAT 0221, Anna)
- Galileo 26
(FOC FM22, GSAT 0222, Ellen)

Службы[править | править код]

Открытая общая служба (Open Service)[править | править код]

Бесплатный сигнал, сопоставимый по точности с ныне существующими системами (благодаря большему количеству спутников — 27 против 24 в NAVSTAR GPS — покрытие сигналом в городских условиях должно быть доведено до 95 %). Гарантии его получения предоставляться не будут. Благодаря найденному компромиссу с правительством США будет применяться формат данных BOC1.1, используемый в сигналах модернизированного GPS, что позволит взаимодополнять системы GPS и «Галилео».

Служба повышенной надёжности (Safety-of-Life Service, SoL)[править | править код]

С гарантиями получения сигнала и системой предупреждения в случае понижения точности определения, предусмотрена прежде всего для использования в авиации и судовой навигации. Надёжность будет повышена за счёт применения двухдиапазонного приёмника (L1: 1559—1591 и E5: 1164—1215 МГц) и повышенной скорости передачи данных (500 бит/с).

Коммерческая служба (Commercial Service)[править | править код]

Кодированный сигнал, позволяющий обеспечить повышенную точность позиционирования, будет предоставляться заинтересованным пользователям за отдельную плату. Точность позиционирования увеличивается за счёт использования двух дополнительных сигналов (в диапазоне E6 1260—1300 МГц). Права на использование сигнала планируется перепродавать через провайдеров. Предполагается гибкая система оплаты в зависимости от времени использования и вида абонемента.

Правительственная служба (Public Regulated Service, PRS)[править | править код]

Особо надёжная и высокоточная служба с использованием кодированного сигнала и строго контролируемым кругом абонентов. Сигнал будет защищён от попыток его симулировать и предназначен прежде всего для использования спецслужбами (полиция, береговая охрана и т. д.), военными и антикризисными штабами в случае чрезвычайных ситуаций.

Поисково-спасательная служба (Search and Rescue, SAR)[править | править код]

Система для обеспечения приёма сигналов бедствия и позиционирования места бедствия с возможностью получения на месте бедствия ответа от спасательного центра. Система должна дополнить, а затем и заменить ныне существующую КОСПАС-САРСАТ. Преимуществом системы над последней является более уверенный приём сигнала бедствия вследствие большей близости спутников «Галилео» к земле по сравнению с геостационарным положением спутников КОСПАС-САРСАТ. Система разработана в соответствии с директивами Международной морской организации (IMO) и должна быть включена в Глобальную морскую систему связи при бедствиях и для обеспечения безопасности мореплавания (ГМССБ).

Примечания[править | править код]

  1. http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/Galileo/What_is_Galileo Galileo system will consist of 24 operational satellites plus six in-orbit spares .. in three circular Medium Earth Orbit
  2. Франция приобрела у России 10 ракет-носителей «Союз»
  3. Российские ракеты запустили первые европейские навигационные спутники во второй половине 2011 года. Интерфакс-Запад
  4. Rannals, Lee. Next Pair Of Galileo Satellites Getting Prepped For October Launch (англ.), redOrbit (10 September 2012). Проверено 1 октября 2012. «The twin satellites will be hitching a ride aboard the Soyuz ST-B on October 10, then will meet up with the first two Galileo satellites currently in orbit.».
  5. Arianespace scores a double success with its historic first Soyuz launch from the Spaceport (англ.), Arianespace web portal, Arianespace (21 October 2011). Архивировано 22 октября 2011 года. Проверено 27 октября 2011. «The two In-Orbit Validation spacecraft lofted today were produced in an industrial consortium led by EADS Astrium with Thales Alenia Space, and will be joined by two more IOV platforms launched by Soyuz in 2012 – forming the operational nucleus of the full 30-satellite Galileo navigation constellation.».
  6. 1 2 http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/Galileo_s_navigation_control_hub_opens_in_Fucino
  7. 1 2 Роскосмос: РН «Союз-СТ-Б» с КА Galilio успешно стартовала с космодрома Куру.
  8. Причиной аварии спутников Galileo назвали дефект разгонного блока «Фрегат». Сетевое издание «Интерфакс». Проверено 6 марта 2015.
  9. Ъ-Газета — Galileo закинули не на ту орбиту
  10. Soyuz VS13 launch with Galileo FOC M4 satellites. www.russianspaceweb.com. Проверено 21 декабря 2015.
  11. Europe’s Galileo Navigation System goes Live with Initial Operational Services (англ.). Spaceflight101 (15 December 2016).
  12. Europe's Galileo program delays launch after atomic-clock anomalies (англ.). Space Intel Report (18 January 2017).
  13. Galileo satellites experiencing multiple clock failures (англ.). BBC (18 January 2017).
  14. Европейская навигационная система Галилео нуждается в защите от хакеров, сообщает ftimes.ru.
  15. 1 2 THE ALMANAC (англ.). GPS World.
  16. NOTICE ADVISORY TO GALILEO USERS (NAGU) 2014014 (англ.). EGNSSA (28 May 2014).
  17. Galileo satellite recovered and transmitting navigation signals (англ.). ESA (3 December 2014).
  18. NOTICE ADVISORY TO GALILEO USERS (NAGU) 2016029 (англ.). EGNSSA (2 August 2016).
  19. Sixth Galileo Satellite reaches corrected orbit (англ.). ESA (13 March 2015).
  20. NOTICE ADVISORY TO GALILEO USERS (NAGU) 2016030 (англ.). EGNSSA (2 August 2016).
  21. Ariane 5 ES successfully launches Galileo quadruplets (англ.). NASA Spaceflight (17 November 2016).
  22. Ariane 5 rumbles off from South America with Quadruplet of Galileo Satellites (англ.). Spaceflight101 (17 November 2016).
  23. Launch Schedule (англ.). Spaceflight Now. Проверено 24 января 2017.

Ссылки[править | править код]