Глобальная навигационная спутниковая система Galileo

Galileo logo

Галилео (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 ГССН-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.

Помимо стран Европейского союза в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея. Кроме того, ведутся переговоры с представителями Аргентины, Австралии, Бразилии, Чили, Индии, Малайзии. Ожидалось, что «Галилео» войдёт в строй в 2014—2016 годах, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Но на 2018 год спутниковая группировка «Галилео» так и не достигла необходимого количества аппаратов. 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.

 

История развития Galileo

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.

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. Основная задача GIOVE-A состояла в испытании дальномерных сигналов Галилео на всех частотных диапазонах. Спутник создавался в расчете на 2 года активного экспериментирования, которое и было успешно завершено примерно в расчётные сроки.

Следующий этап состоял 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» с космодрома в Куру. 

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 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.

 Текущий этап проекта начался в 2014 году, финансирование — примерно 220 млн евро в год. Возможно, лицензия на эксплуатацию будет передана частным компаниям. С начала 2014 года на орбиту были выведены ещё 14 спутников, остальные — к 2020 году.

После завершения развертывания группировки, спутники обеспечат в любой точке планеты, включая Северный и Южный полюсы, прием сигнала одновременного от четырёх спутников с вероятностью 90%.

Согласно проектной документации, номенклатура услуг Galileo включала в себя обеспечение коммерческой услуги на базе технологий высокоточного позиционирования PPP. Теперь Еврокомиссия подтвердила намерения предоставлять данную услугу потребителям на безвозмездной основе. В 2018-2019 гг. Европейское агентство по ГНСС выберет оператора и запустит услугу для безвозмездного использования. 

В 2017 году Еврокомиссия объявила о решении реализовать коммерческую услугу на частоте E6-B с использованием зашифрованного и открытого компонентов. С новым решением о безвозмездности данной услуги все потребители Galileo, владеющие необходимой аппаратурой, уже в 2020-2021 году смогут решать навигационную задачу с точностью порядка 10 см.

В соответствии с программой ЕКА по навигационным инновациям (NAVISP), стартовавшей в 2017 году, осуществляется активная работа по повышению конкурентоспособности как на рынке поставщиков, так и на рынке потребителей навигационно-информационных услуг, а также расширению интеграции спутниковой навигации с технологиями, не имеющими непосредственной связи с космосом.

Услуга с регулируемым доступом PRS (Public Regulated Service) в 2018 году также будет в приоритете. В ближайшее время Еврокомиссия объявит о сроках сдачи этапов программы. Инфраструктура для поддержания услуги, а также специальная НАП уже готовы для использования.

 

Состав системы

Система состоит из трех сегментов:

  • космического сегмента
  • сегмента контроля и управления;
  • сегмента навигационной аппаратуры потребителей/аппаратуры спутниковой навигации.

 

Космический сегмент

Galileo satelites

количество штатных КА 27 (+ 3 резерв)
высота орбиты 23 222 км.
количество плоскостей 3
большая полуось 29 640 км
период 14 ч. 4 мин. 45с.
наклонение 56 градусов

 

Поколения КА

Первыми НКА глобальной навигационной системы Galileo были два тестовых спутника GIOVE-A (2005 год) и GIOVE-B (2008 год) (Galileo In-Orbit Validation Element элемент этапа орбитальных проверок системы Galileo).

№ п/п Название Дата запуска Задачи
1 GLOVE-A 28/12/2005 Подтверждение частотной заявки на сигналы системы Galileo
2 GLOVE-B 27/04/2008 Летная отработка водородного стандарта частоты
3 IOV-PFM 21/10/2011 Демонстрационные испытания четырех летных образцов спутников IOV и проверка функционирования наземной инфраструктуры
4 IOV-FM2 21/10/2011
5 IOV-FM3 12/10/2012
6 IOV-FM4 12/10/2012

В 2014 году с космодрома Куру (Французская Гвиана) были запущены первые функциональные спутники Galileo FOC, вывод которых на целевую орбиту прошел неудачно, что отразилось на сроках развертывания космического сегмента.

) В 2015 году запуском двух КА FOC M3 и FOC М4 продолжен процесс формирования ОГ (27.03.2015). Дальнейшие парные запуски были произведены: 11.09.2015, 17.12.2015 и 24.05.2016 года. (КА FOC M5 - FOC M11). Также 17.11.2016 года был произведен первый запуск из четырех спутников (FOC M7, FOC M12-М14) с помощью ракеты носителя Ariane-5

15 декабря 2016 года система Galileo официально введена в эксплуатацию.

В 2017 году, была запущена новая партия из четырех спутников – FOC M 19 - FOC M 22, поставленных немецкой компанией OHB. Ракета-носитель тяжелого класса Ariane-5 стартовала 12 декабря с площадки Гвианского космического центра (ГКЦ). Этот запуск позволил довести состав группировки, используемой по целевому назначению, до 22 КА. Совместно с соответствующим наземным комплексом управления (НКУ), развернутым компаниями Thales Alenia Space и Airbus Defense and Space и их множественными субподрядчиками со всей Европы, группировка в таком составе обеспечит качественное решение навигационной задачи в течение 99,8% времени. «Качественное решение навигационной задачи» в данном случае означает, что геометрический фактор точности PDOP не превысит 5, а для полной группировки в составе 24 КА геометрический фактор точности PDOP составит приблизительно 2,4.

Для операторов услуг на основе ГНСС и для производителей НАП это будет означать значительное расширение возможностей по использованию технологий Galileo.

25.07.2018 года орбитальная группировка спутниковой системы Galileo возросла до 26 аппаратов после запуска еще четырех спутников FOC M19- FOC M22. Запуск состоялся с помощью ракеты-носителя Ariane-5 с космодрома Куру во Французской Гвиане.

Завершить формирование орбитальной группировки в количестве 30 аппаратов планируется в 2020 году.

В следующем долгосрочном бюджете глобальной спутниковой навигационной системы ЕС на 2021-2027 годы Еврокомиссия (ЕК) предлагает объединить все существующие и новые виды космической деятельности в рамках единой программы ЕС общим бюджетом 16 миллиардов евро.

KA GIOVE-A

KA GIOVE-A 
Головной подрядчик SSTL
САС 2 года
Стартовая масса 600 кг
Габариты  1.3 x 1.8 x 1.65 м 
Мощность СБ 667 Вт
Сигналы только на двух частотах (L1+E5 или L1+E6)
БСУ 2 Rb (стабильность 10нс)

KA GIOVE-B

KA GIOVE-B
Головной подрядчик EADS Astrium GmbH
САС 2 года
Стартовая масса 630 кг
Габариты 0.95 x 0.95 x 2.4 м
Мощность СБ 1100 Вт
Сигналы L1,E5, E6
БСУ 2 Rb (стабильность 10нс), 1PHM (стабильность 1 нс)

 

KA IOV

KA IOV
Головной подрядчик EADS Astrium GmbH
САС 12 лет
Стартовая масса 700 кг
Габариты 3.02 x 1.58 x 1.59 м
Мощность СБ 1420 Вт
Сигналы L1,E5, E6
БСУ 2 Rb (стабильность 10нс), 1PHM (стабильность 1 нс)

 

KA FOC

KA FOC
Головной подрядчик OHB AG (контракт на 22 КА)
САС более 12 лет
Стартовая масса 730 кг
Габариты 2.74 x 1.58 x 1.59 м
Мощность СБ 1420 Вт
Сигналы L1,E5, E6
БСУ 2 Rb (стабильность 10нс), 1PHM (стабильность 1 нс)

 

 

Наземный сегмент управления

Наземный сегмент Galileo состоит из двух независимых контуров - контура управления КА (GCS - Ground Control Segment) и контура эфемеридно- временного обеспечения КА (GMS - Ground Mission Segment).

Контур управления GCS осуществляет получение и обработку телеметрии с борта космического аппарата ГАЛИЛЕО, контроль функционирования подсистем КА, формирование командной информации и ее передачу на КА. Интерфейс между космическим сегментом и контуром управления GCS осуществляется через сеть станций слежения, приема телеметрии и передачи команд управления (Telemetry Tracking & Command - TT&C) в S-диапазоне.

Контур GMS решает задачи сбора данных глобальной беззапросной сети измерительных станций (Ground Sensor Stations - GSS), обработки полученной информации, формирования и закладки эфемеридно-временной информации, а также информации о целостности на борт КА через закладочные станции (Uplink Station - ULS).

На первом этапе развертывания системы ГАЛИЛЕО функции координирующего центра контура управления GCS выполняет центр управления в Оберпфафенхофене (Германия), а функции центра контура GMS — центр управления в Фучино (Италия). На этапе полной эксплуатационной готовности все задачи наземного комплекса управления будут координироваться обоими центрами в режиме горячего резервирования. Таким образом, на этапе штатной эксплуатации в состав наземного комплекса управления ГАЛИЛЕО войдут:


Galileo наземный сегмент
Galileo наземный сегмент