Galileo — это глобальная навигационная спутниковая система (GNSS), созданная Европейским союзом через Европейское космическое агентство (ESA) и управляемая Агентством Европейского союза по космической программе (EUSPA). [6] Штаб-квартира находится в Праге , Чехия , [7] с двумя наземными операционными центрами в Оберпфаффенхофене , Германия (в основном отвечающий за управление спутниками), и в Фучино , Италия (в основном отвечающий за предоставление навигационных данных). [8] Проект стоимостью 10 миллиардов евро был запущен в 2016 году. [5] [9] [10] Он назван в честь итальянского астронома Галилео Галилея .
Одной из целей Galileo является предоставление независимой высокоточной системы позиционирования, чтобы европейским политическим и военным властям не приходилось полагаться на американскую систему GPS или российскую систему ГЛОНАСС , которые могут быть отключены или ухудшены их операторами в любое время. [11] Использование базовых (более точных) услуг Galileo бесплатно и открыто для всех. Полностью зашифрованная более точная услуга доступна бесплатно для авторизованных правительством пользователей. [12] [13] Galileo также должна предоставить новую глобальную функцию поиска и спасания (SAR) как часть системы MEOSAR .
Первый испытательный спутник Galileo GIOVE-A был запущен 28 декабря 2005 года, в то время как первый спутник, который станет частью операционной системы, был запущен 21 октября 2011 года. Galileo начал предлагать Early Operational Capability (EOC) 15 декабря 2016 года, [1] предоставляя начальные услуги со слабым сигналом. [14] В октябре 2018 года были выведены в эксплуатацию еще четыре спутника Galileo, увеличив количество активных спутников до 18. [15] В ноябре 2018 года FCC одобрила использование Galileo в США . [16] По состоянию на сентябрь 2024 года в созвездии работает 25 запущенных спутников . [17] [18] [19] Ожидается, что следующее поколение спутников начнет вводиться в эксплуатацию после 2026 года, чтобы заменить первое поколение, которое затем можно будет использовать для резервных возможностей. Большинство спутников программы были построены компанией OHB в Бремене, Германия, при участии Surrey Satellite Technology (SSTL) в Гилфорде, Великобритания. [20] [21] [22] [23] [24]
Система Galileo имеет большую точность, чем GPS , имея точность менее 1 м при использовании широковещательных эфемерид (GPS: 3 м) [25] и ошибку определения дальности сигнала в пространстве (SISRE) 1,6 см (GPS: 2,3 см) при использовании поправок в реальном времени для спутниковых орбит и часов. [26] [27]
В 1999 году различные концепции трех основных участников ЕКА ( Германия, Франция и Италия) [28] для Galileo были сравнены и сведены в одну совместной группой инженеров из всех трех стран. Первый этап программы Galileo был официально согласован 26 мая 2003 года Европейским союзом и Европейским космическим агентством . Система предназначена в первую очередь для гражданского использования, в отличие от более ориентированных на военные нужды систем США ( GPS ), России ( ГЛОНАСС ) и Китая ( BeiDou ), в которых Galileo не ограничивает точность для невоенных приложений. [29] [30] Европейская система может быть отключена для военных целей в экстремальных обстоятельствах (например, вооруженный конфликт). [31] Италия и Германия возглавили разработку первого поколения программы Galileo, [32] в то время как Франция играет более заметную роль в разработке Galileo второго поколения (G2G). [33] [34] [35]
Европейская комиссия столкнулась с некоторыми трудностями в финансировании следующего этапа проекта после того, как несколько якобы «годовых» графиков прогнозов продаж для проекта были представлены в ноябре 2001 года как «кумулятивные» прогнозы, которые для каждого прогнозируемого года включали все предыдущие годы продаж. Внимание, которое было привлечено к этой многомиллиардной растущей ошибке в прогнозах продаж, привело к общему осознанию в комиссии и в других местах, что маловероятно, что программа принесет окупаемость инвестиций , которая ранее была предложена инвесторам и лицам, принимающим решения. [36] [ требуется лучший источник ] 17 января 2002 года представитель проекта заявил, что в результате давления США и экономических трудностей «Галилео почти мертв». [37]
Однако несколько месяцев спустя ситуация кардинально изменилась. Государства-члены Европейского Союза решили, что важно иметь инфраструктуру спутникового позиционирования и синхронизации, которую США не могли бы легко отключить во время политического конфликта. [38]
Европейский союз и Европейское космическое агентство в марте 2002 года договорились о финансировании проекта, ожидая обзора в 2003 году (который был завершен 26 мая 2003 года). Начальная стоимость на период, заканчивающийся в 2005 году, оценивается в €1,1 млрд. Необходимые спутники (запланированное количество — 30) должны были быть запущены в период с 2011 по 2014 год, а система должна была быть запущена и находиться под гражданским контролем с 2019 года. Окончательная стоимость оценивается в €3 млрд., включая инфраструктуру на Земле , построенную в 2006 и 2007 годах. План состоял в том, что частные компании и инвесторы должны были инвестировать не менее двух третей стоимости реализации, а ЕС и ЕКА разделили оставшуюся часть стоимости. Базовая открытая служба должна быть доступна бесплатно любому человеку с приемником , совместимым с Galileo, с зашифрованной коммерческой службой с более высокой пропускной способностью и повышенной точностью , которая изначально планировалась как платная, но в феврале 2018 года было решено сделать службу высокой точности (HAS) (предоставление данных точного позиционирования точки на частоте E6) свободно доступной, при этом служба аутентификации осталась коммерческой. [39] К началу 2011 года расходы на проект превысили первоначальные оценки на 50%. [40]
Galileo предназначен для того, чтобы стать гражданской GNSS ЕС, которая позволяет всем пользователям получать к ней доступ. Первоначально GPS зарезервировал сигнал наивысшего качества для военного использования, а сигнал, доступный для гражданского использования, был намеренно ухудшен ( выборочная доступность ). Это изменилось с подписанием президентом Биллом Клинтоном в 1996 году директивы об отключении выборочной доступности. С мая 2000 года тот же самый точный сигнал предоставляется как гражданским лицам, так и военным. [41]
Поскольку Galileo был разработан для предоставления максимально возможной точности (больше, чем GPS) для кого-либо, США были обеспокоены тем, что противник может использовать сигналы Galileo в военных ударах по США и их союзникам (некоторые виды оружия, такие как ракеты, используют GNSS для наведения). Частота, изначально выбранная для Galileo, сделала бы невозможным для США блокировать сигналы Galileo, не создавая помех своим собственным сигналам GPS. [ необходима цитата ] США не хотели терять свои возможности GNSS с GPS, одновременно лишая врагов возможности использовать GNSS. Некоторые официальные лица США стали особенно обеспокоены, когда стало известно об интересе Китая к Galileo. [42]
Анонимный чиновник ЕС заявил, что американские чиновники намекали, что они могут рассмотреть возможность сбивания спутников Galileo в случае крупного конфликта, в котором Galileo использовался для атак против американских войск. [43] [ неудачная проверка ] Позиция ЕС заключается в том, что Galileo является нейтральной технологией, доступной всем странам и каждому. Сначала чиновники ЕС не хотели менять свои первоначальные планы относительно Galileo, но с тех пор они достигли компромисса, что Galileo будет использовать разные частоты. Это позволяет блокировать или глушить одну GNSS, не влияя на другую. [44]
Одной из причин разработки Galileo как независимой системы было то, что информация о местоположении от GPS может быть существенно неточной из-за преднамеренного применения универсальной избирательной доступности (SA) американскими военными. GPS широко используется во всем мире для гражданских целей; сторонники Galileo утверждали, что гражданская инфраструктура, включая навигацию и посадку самолетов, не должна полагаться исключительно на систему с этой уязвимостью.
2 мая 2000 года выборочная доступность была отключена президентом США Биллом Клинтоном ; в конце 2001 года организация, управляющая GPS, подтвердила, что не намерена включать выборочную доступность когда-либо снова. [45] Хотя возможность выборочной доступности все еще существует, 19 сентября 2007 года Министерство обороны США объявило, что новые спутники GPS не смогут реализовать выборочную доступность; [46] волна спутников Block IIF , запущенных в 2009 году, и все последующие спутники GPS, как утверждается, не поддерживают выборочную доступность. Поскольку старые спутники заменяются в программе GPS Block III , выборочная доступность перестанет быть опцией. [47] Программа модернизации также содержит стандартизированные функции, которые позволяют системам GPS III и Galileo взаимодействовать, позволяя разрабатывать приемники для совместного использования GPS и Galileo для создания еще более точной GNSS.
В июне 2004 года в подписанном соглашении с Соединенными Штатами Европейский союз согласился перейти на двоичную модуляцию смещения несущей 1.1, или BOC(1,1), что позволяет сосуществовать как GPS, так и Galileo, а также в будущем совместно использовать обе системы. Европейский союз также согласился рассмотреть «взаимные опасения, связанные с защитой союзнических и американских возможностей национальной безопасности». [31]
Первый экспериментальный спутник GIOVE-A был запущен в декабре 2005 года, а за ним последовал второй испытательный спутник GIOVE-B , запущенный в апреле 2008 года. После успешного завершения фазы проверки на орбите (IOV) были запущены дополнительные спутники. 30 ноября 2007 года 27 министров транспорта ЕС достигли соглашения о том, что Galileo должен быть введен в эксплуатацию к 2013 году, [48] но более поздние пресс-релизы предполагают, что запуск был отложен до 2014 года. [49]
В середине 2006 года государственно-частное партнерство распалось, и Европейская комиссия приняла решение национализировать программу Galileo. [50]
В начале 2007 года ЕС еще не решил, как оплатить систему, и проект, как говорили, находился «в глубоком кризисе» из-за нехватки дополнительных государственных средств. [51] Министр транспорта Германии Вольфганг Тифензее был особенно сомнителен относительно способности консорциума положить конец внутренним распрям в то время, когда был успешно запущен только один испытательный спутник.
Хотя решение еще не было принято, 13 июля 2007 года [52] страны ЕС обсудили сокращение бюджета конкурентоспособности союза на 548 миллионов евро (755 миллионов долларов США, 370 миллионов фунтов стерлингов) на следующий год и перемещение части этих средств в другие части финансового банка, что могло бы покрыть часть расходов на спутниковую навигационную систему союза Galileo. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты Европейского союза могли бы быть отменены для преодоления дефицита финансирования.
В ноябре 2007 года было принято решение о перераспределении средств из сельскохозяйственного и административного бюджетов ЕС [53] и смягчении процесса тендеров с целью приглашения большего количества компаний из ЕС. [54]
В апреле 2008 года министры транспорта ЕС одобрили Регламент внедрения Galileo. Это позволило выделить €3,4 млрд из сельскохозяйственного и административного бюджетов ЕС [55] для выдачи контрактов на начало строительства наземной станции и спутников.
В июне 2009 года Европейская счетная палата опубликовала отчет, в котором указывались проблемы управления, существенные задержки и перерасход бюджета, которые привели к остановке проекта в 2007 году, что привело к дальнейшим задержкам и неудачам. [56]
В октябре 2009 года Европейская комиссия сократила количество спутников, окончательно запланированных с 28 до 22, с планами заказать оставшиеся шесть в более позднее время. Она также объявила, что первый сигнал OS, PRS и SoL будет доступен в 2013 году, а CS и SOL — несколько позже. Бюджет в размере 3,4 млрд евро на период 2006–2013 годов был сочтен недостаточным. [57] В 2010 году аналитический центр Open Europe оценил общую стоимость Galileo от начала до 20 лет после завершения в 22,2 млрд евро, полностью оплаченную налогоплательщиками. Согласно первоначальным оценкам, сделанным в 2000 году, эта стоимость составила бы 7,7 млрд евро, из которых 2,6 млрд евро оплатили бы налогоплательщики, а остальное — частные инвесторы. [58]
В ноябре 2009 года наземная станция Galileo была открыта около Куру ( Французская Гвиана ). [59] Запуск первых четырех спутников для проверки на орбите (IOV) был запланирован на вторую половину 2011 года, а запуск спутников полной эксплуатационной готовности (FOC) планировалось начать в конце 2012 года.
В марте 2010 года было подтверждено, что бюджет Galileo будет доступен только для обеспечения 4 спутников IOV и 14 спутников FOC к 2014 году, при этом не было выделено никаких средств для увеличения мощности созвездия сверх этих 60%. [60] Пол Верхоф, менеджер программы спутниковой навигации в Европейской комиссии, указал, что это ограниченное финансирование будет иметь серьезные последствия, заявив в какой-то момент: «Чтобы дать вам представление, это будет означать, что в течение трех недель в году у вас не будет спутниковой навигации» в отношении предлагаемой группировки из 18 транспортных средств.
В июле 2010 года Европейская комиссия оценила дальнейшие задержки и дополнительные расходы проекта в 1,5–1,7 млрд евро и перенесла предполагаемую дату завершения на 2018 год. После завершения система должна будет субсидироваться правительствами в размере 750 млн евро в год. [61] Планировалось потратить еще 1,9 млрд евро на доведение системы до полного комплекта из 30 спутников (27 рабочих + 3 активных запасных). [40] [62]
В декабре 2010 года министры ЕС в Брюсселе проголосовали за то , чтобы Прага ( Чешская Республика ) стала штаб-квартирой проекта Galileo. [63]
В январе 2011 года расходы на инфраструктуру до 2020 года оценивались в €5,3 млрд. В том же месяце Wikileaks раскрыл , что Берри Смутни, генеральный директор немецкой спутниковой компании OHB-System , сказал, что Galileo «это глупая идея, которая в первую очередь служит французским интересам». [64] В 2011 году BBC узнала, что €500 млн (£440 млн) станут доступны для осуществления дополнительной покупки, увеличив количество действующих спутников Galileo за несколько лет с 18 до 24. [65]
Первые два спутника Galileo In-Orbit Validation были запущены ракетой «Союз СТ-Б», запущенной из Центра космических исследований Гайаны 21 октября 2011 года, [66] а оставшиеся два — 12 октября 2012 года. [67] По состоянию на 2017 год спутники полностью пригодны для точного позиционирования и геодезии с ограниченной применимостью в навигации. [68]
Еще двадцать два спутника с полной эксплуатационной готовностью (FOC) были заказаны по состоянию на 1 января 2018 года [обновлять]. Первые четыре пары спутников были запущены 22 августа 2014 года, 27 марта 2015 года, 11 сентября 2015 года и 17 декабря 2015 года. [69]
В январе 2017 года новостные агентства сообщили, что шесть пассивных водородных мазеров (PHM) и три рубидиевых атомных часа (RAFS) вышли из строя. Четыре из полностью работающих спутников потеряли по крайней мере одни часы; но ни один спутник не потерял больше двух. Работа не пострадала, поскольку каждый спутник запущен с четырьмя часами (2 PHM и 2 RAFS). Рассматривается возможность системного сбоя. [70] [71] [72] SpectraTime, швейцарский производитель обоих типов бортовых часов, отказался от комментариев. [73] По данным ESA , они пришли к выводу со своими промышленными партнерами по рубидиевым атомным часам, что необходимы некоторые реализованные испытательные и эксплуатационные меры. Кроме того, требуется некоторая реконструкция рубидиевых атомных часов, которые еще должны быть запущены. Для пассивных водородных мазеров изучаются эксплуатационные меры, чтобы снизить риск отказа. [70] Китай и Индия используют одни и те же атомные часы, созданные SpectraTime, в своих спутниковых навигационных системах. ЕКА связалось с Индийской организацией космических исследований (ISRO), которая первоначально сообщила, что не сталкивалась с подобными сбоями. [73] [72] Однако в конце января 2017 года индийские новостные агентства сообщили, что все три часа на борту спутника IRNSS-1A (запущенного в июле 2013 года с ожидаемым сроком службы 10 лет) вышли из строя и что во второй половине 2017 года будет запущен новый спутник: эти атомные часы, как сообщалось, были поставлены в рамках сделки на четыре миллиона евро. [74] [75] [76] [77]
В июле 2017 года Европейская комиссия сообщила, что основные причины неисправностей были выявлены, и были приняты меры для снижения вероятности дальнейших неисправностей спутников, уже находящихся в космосе. [78] [79] По данным европейских источников, ЕКА приняло меры для исправления обоих выявленных наборов проблем, заменив неисправный компонент, который может вызвать короткое замыкание в рубидиевых часах, а также улучшив пассивные водородные мазерные часы на спутниках, которые еще не запущены. [80]
С 11 по 18 июля 2019 года вся группировка испытала «необъяснимое» отключение сигнала [81] [82], при этом все активные спутники показывали статус «НЕ ПРИГОДЕН ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ» на странице статуса Galileo. [83] Причиной инцидента стала неисправность оборудования в наземной инфраструктуре Galileo, которая повлияла на расчет времени и прогнозы орбиты. [84]
14 декабря 2020 года, начиная с 0:00 UTC, Galileo столкнулась с общесистемным снижением производительности, продолжавшимся в течение 6 часов. [85] Приемники GNSS, игнорирующие флаг «пограничного» статуса в данных Galileo, могли столкнуться с ошибкой псевдодальности до почти 80 км. Проблема была связана с ненормальным поведением атомных часов наземного сегмента в функции определения времени системы. Система использует параллельно функционирующие точные синхронизирующие устройства в центрах управления Galileo в Фучино и Оберпфаффенхофене, и проблема возникла в Фучино во время проведения технического обслуживания параллельной системы в Оберпфаффенхофене. [86]
В сентябре 2003 года Китай присоединился к проекту Galileo. Китай должен был инвестировать €230 млн (US$302 млн, £155 млн, CNY2,34 млрд) в проект в течение следующих лет. [87] [ требуется обновление ]
В июле 2004 года Израиль подписал соглашение с ЕС о том, чтобы стать партнером в проекте Galileo. [88]
3 июня 2005 года Европейский Союз и Украина подписали соглашение о присоединении Украины к проекту, как отмечено в пресс-релизе. [89] По состоянию на ноябрь 2005 года к программе также присоединилось Марокко .
В сентябре 2005 года Индия подписала соглашение с ЕС о присоединении к проекту. [90] [91]
В середине 2006 года государственно-частное партнерство распалось, и Европейская комиссия решила национализировать Galileo как программу ЕС. [50] В ноябре 2006 года Китай решил вместо этого модернизировать навигационную систему BeiDou , свою тогдашнюю региональную спутниковую навигационную систему. [92] Решение было принято из-за проблем безопасности и проблем с финансированием Galileo. [93]
30 ноября 2007 года 27 государств-членов Европейского союза единогласно согласились продолжить проект, с планами по базам в Германии и Италии. Испания не одобрила его во время первоначального голосования, но одобрила его позже в тот же день. Это значительно повысило жизнеспособность проекта Galileo: «Ранее исполнительный орган ЕС заявил, что если соглашение не будет достигнуто к январю 2008 года, то этот давно проблемный проект по сути будет мертв». [94]
3 апреля 2009 года к программе присоединилась Норвегия, которая выделила €68,9 млн на расходы по разработке и позволила своим компаниям участвовать в торгах на строительные контракты. Норвегия, хотя и не является членом ЕС, является членом ЕКА . [95]
18 декабря 2013 года Швейцария подписала соглашение о сотрудничестве для полного участия в программе и внесла ретроспективный вклад в размере 80 миллионов евро за период 2008–2013 годов. Как член ЕКА , она уже сотрудничала в разработке спутников Galileo, предоставляя водородные мазерные часы. Финансовые обязательства Швейцарии на период 2014–2020 годов будут рассчитываться в соответствии со стандартной формулой, применяемой для швейцарского участия в Рамочной программе исследований ЕС . [96]
В марте 2018 года Европейская комиссия объявила, что Соединенное Королевство может быть исключено из частей проекта (особенно связанных с защищенной службой (PRS) после его выхода из Европейского союза (ЕС). В результате Airbus должен был перенести работу над наземным сегментом управления (GCS) из своих помещений в Портсмуте в государство ЕС. [5] Сообщалось, что британские чиновники обращались за юридической консультацией по вопросу о том, могут ли они вернуть 1,4 млрд евро, инвестированных Соединенным Королевством, из 10 млрд евро, потраченных на сегодняшний день. [97] В своей речи на конференции Института ЕС по исследованиям в области безопасности главный переговорщик ЕС, отвечающий за переговоры по Brexit , Мишель Барнье , подчеркнул позицию ЕС, согласно которой Великобритания решила выйти из ЕС и, таким образом, из всех программ ЕС, включая Galileo. [98] В августе 2018 года Великобритания заявила, что рассмотрит возможность создания конкурирующей спутниковой навигационной системы для Galileo после Brexit. [99] В декабре 2018 года премьер-министр Великобритании Тереза Мэй заявила, что Великобритания больше не будет добиваться возврата инвестиций, а министр науки Сэм Гима подал в отставку из-за этого вопроса. [100]
По состоянию на 2012 год [101] планировалось, что система будет иметь 15 работающих спутников в 2015 году и достигнет полной работоспособности в 2020 году [ требуется обновление ] со следующими характеристиками:
Орбита системы и точность сигнала контролируются наземным сегментом, состоящим из:
Система передает три сигнала: E1 (1575,42 МГц), E5 (1191,795 МГц), состоящий из E5a (1176,45 МГц) и E5b (1207,14 МГц), и E6 (1278,75 МГц): [104]
Система Galileo будет иметь четыре основные услуги:
Европейский центр обслуживания GNSS предоставляет публичные квартальные отчеты о производительности в отношении Открытой службы и Поисково-спасательной службы с 2017 года. Как правило, сообщаемые измерения параметров производительности превосходят целевые значения. [109] В отчете Galileo за апрель, май, июнь 2021 года о производительности Ежеквартальной открытой службы, подготовленном Европейским центром обслуживания GNSS, сообщается, что точность службы распространения времени UTC составила ≤ 4,3 наносекунды , вычисленная путем накопления выборок за предыдущие 12 месяцев и превышающая целевое значение ≤ 30 нс. Ошибка сигнала в пространстве (SISE) также находилась в пределах целевого значения ≤ 2 м (6 футов 7 дюймов) для одночастотных и (более точных) двухчастотных приемников. [110] [111] Навигационное сообщение Galileo включает в себя различия между системным временем Galileo (GST), UTC и временем GPS (GPST) (для обеспечения совместимости). [112] [113] В квартальном отчете о результатах работы поисково-спасательной службы Galileo за апрель, май и июнь 2021 года, подготовленном Европейским сервисным центром GNSS, сообщается, что различные измерения параметров производительности превзошли целевые значения. [114]
Каждый спутник Galileo имеет два главных пассивных водородных мазерных атомных часа и два вторичных рубидиевых атомных часа, которые независимы друг от друга. [115] [116] Поскольку точные и стабильные космические атомные часы являются критически важными компонентами любой спутниковой навигационной системы, используемое четверное резервирование позволяет Galileo функционировать, когда бортовые атомные часы выходят из строя в космосе. Точность бортовых пассивных водородных мазерных часов в четыре раза лучше, чем у бортовых рубидиевых атомных часов, и оценивается в 1 секунду за 3 миллиона лет (погрешность синхронизации в наносекунду или 1 миллиардную долю секунды (10 −9 или 1 ⁄ 1 000 000 000 секунды) означает позиционную ошибку в 30 см на поверхности Земли), и будет обеспечивать точный сигнал синхронизации, позволяющий приемнику рассчитать время, необходимое сигналу для его достижения. [117] [118] [72] Спутники Galileo настроены на работу одних водородных мазерных часов в основном режиме и рубидиевых часов в качестве горячего резерва. В нормальных условиях рабочие водородные мазерные часы создают опорную частоту, с которой генерируется навигационный сигнал. Если водородный мазер столкнется с какой-либо проблемой, будет выполнено мгновенное переключение на рубидиевые часы. В случае отказа первичного водородного мазера вторичный водородный мазер может быть активирован наземным сегментом для принятия на себя управления в течение нескольких дней как часть резервной системы. Блок контроля и управления часами обеспечивает интерфейс между четырьмя часами и блоком генератора навигационного сигнала (NSU). Он передает сигнал от активных водородных главных часов в NSU, а также гарантирует, что частоты, производимые главными часами и активными запасными, находятся в фазе, так что запасные часы могут мгновенно принять на себя управление в случае отказа главных часов. Информация NSU используется для расчета положения приемника путем трилатерации разницы в полученных сигналах от нескольких спутников.
Бортовые пассивные водородные мазерные и рубидиевые часы очень стабильны в течение нескольких часов. Однако, если бы они работали бесконечно, их хронометраж дрейфовал бы, поэтому их необходимо регулярно синхронизировать с сетью еще более стабильных наземных эталонных часов. К ним относятся активные водородные мазерные часы и часы на основе цезиевого стандарта частоты , которые показывают гораздо лучшую средне- и долгосрочную стабильность, чем рубидиевые или пассивные водородные мазерные часы. Эти часы на земле собраны вместе в параллельно функционирующих точных хронометрических установках в центрах управления Галилео в Фучино и Оберпфаффенхофене. Наземные часы также генерируют всемирную эталонную временную систему, называемую системным временем Галилео (GST), стандарт для системы Галилео и регулярно сравниваются с локальными реализациями UTC, UTC(k) европейских лабораторий частоты и времени. [119]
Более подробную информацию о концепции глобальных спутниковых навигационных систем см. в разделах GNSS и расчет позиционирования GNSS .
Европейский центр обслуживания GNSS (GSC), [120] расположенный в Мадриде, является неотъемлемой частью Galileo и обеспечивает единый интерфейс между системой Galileo и пользователями Galileo. GSC публикует официальную документацию Galileo, продвигает текущие и будущие услуги Galileo по всему миру, поддерживает стандартизацию и распространяет альманахи, эфемериды и метаданные Galileo.
GSC User Helpdesk [121] — это точка контакта для помощи пользователям Galileo. GSC отвечает на запросы и собирает уведомления об инцидентах от пользователей Galileo. Helpdesk постоянно доступен для всех пользователей Galileo по всему миру через веб-портал GSC.
GSC предоставляет обновленный статус созвездия Galileo и информирует о запланированных и незапланированных событиях через Notice Advisory to Galileo Users (NAGU). [122] GSC публикует справочную документацию Galileo и общую информацию об услугах Galileo, описание сигналов и отчеты о производительности Galileo.
Galileo обеспечивает глобальную функцию поиска и спасения (SAR) как часть системы MEOSAR . Как и российский Glonass , спутники глобальной системы позиционирования (GPS) США и некоторые китайские спутники BeiDou , спутники Galileo оснащены транспондером, который передает сигналы бедствия частотой 406 МГц от аварийных маяков с помощью службы прямой связи (FLS) в координационный центр спасательных операций , который затем инициирует спасательную операцию. [123] [124] [125] [126] После получения сигнала аварийного маяка система Galileo SAR передает сигнал, сообщение обратной связи (RLM), на аварийный маяк, информируя человека (людей), терпящего бедствие, о том, что активированный маяк обнаружен и помощь в пути. Эта функция обратного сообщения является новой в спутниковой группировке и считается серьезным обновлением по сравнению с существующей системой Коспас-Сарсат , которая до этого не обеспечивала обратную связь с пользователем. [127] Тесты в феврале 2014 года показали, что для функции поиска и спасания Galileo, работающей в рамках существующей Международной программы Коспас-Сарсат, 77% имитируемых мест бедствия могут быть определены в пределах 2 километров (1,2 мили) и 95% в пределах 5 километров (3,1 мили). [128] Служба обратной связи Galileo (RLS) была запущена в январе 2020 года для всех аварийных радиомаяков, поддерживающих RLS. [129] [130] [131] [132]
В 2004 году проект Galileo System Test Bed Version 1 (GSTB-V1) подтвердил наземные алгоритмы для определения орбиты и синхронизации времени (OD&TS). Этот проект, возглавляемый ESA и European Satellite Navigation Industries , предоставил промышленности фундаментальные знания для разработки сегмента миссии системы позиционирования Galileo. [133]
Третий спутник, GIOVE-A2 , изначально планировалось построить компанией SSTL для запуска во второй половине 2008 года. [134] Строительство GIOVE-A2 было прекращено из-за успешного запуска и работы на орбите GIOVE-B .
Сегмент миссии GIOVE [135] [136] , управляемый European Satellite Navigation Industries, использовал спутники GIOVE-A/B для предоставления экспериментальных результатов на основе реальных данных, которые будут использоваться для снижения риска для спутников IOV, которые последовали за испытательными стендами. ESA организовало глобальную сеть наземных станций для сбора измерений GIOVE-A/B с использованием приемников GETR для дальнейшего систематического изучения. Приемники GETR поставляются Septentrio , как и первые навигационные приемники Galileo, которые будут использоваться для проверки функционирования системы на дальнейших этапах ее развертывания. Анализ сигналов данных GIOVE-A/B подтвердил успешную работу всех сигналов Galileo с ожидаемой эффективностью отслеживания.
За этими испытательными спутниками последовали четыре спутника IOV Galileo, которые намного ближе к окончательному дизайну спутника Galileo. Также установлена функция поиска и спасания (SAR). [137] Первые два спутника были запущены 21 октября 2011 года из Центра космических исследований Гайаны с помощью ракеты-носителя «Союз» , [138] два других — 12 октября 2012 года. [139] Это позволяет проводить ключевые проверочные тесты, поскольку наземные приемники, такие как те, что установлены в автомобилях и телефонах, должны «видеть» минимум четыре спутника, чтобы вычислить их положение в трех измерениях. [139] Эти 4 спутника IOV Galileo были построены Astrium GmbH и Thales Alenia Space . 12 марта 2013 года была выполнена первая фиксация с использованием этих четырех спутников IOV. [140] После завершения этой фазы проверки на орбите (IOV) будут установлены оставшиеся спутники для достижения полной эксплуатационной готовности.
7 января 2010 года было объявлено, что контракт на строительство первых 14 спутников FOC был присужден компании OHB System , а на навигационную полезную нагрузку — компании Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) . Первая партия спутников Galileo первого поколения, известная как «Batch-1», состоит из спутников Galileo-FOC FM1 — Galileo-FOC FM14. Было построено четырнадцать спутников стоимостью €566 млн (£510 млн; US$811 млн). [141] [142] Arianespace запустит спутники стоимостью €397 млн (£358 млн; US$569 млн). [ требуется обновление ] Европейская комиссия также объявила, что контракт на €85 млн на системную поддержку, охватывающий промышленные услуги, необходимые ЕКА для интеграции и проверки системы Galileo, был присужден компании Thales Alenia Space . Thales Alenia Space заключила субподрядный договор на выполнение работ с Astrium GmbH , а на Thales Communications — на обеспечение безопасности .
В феврале 2012 года дополнительный заказ на 8 спутников FOC был присужден OHB Systems за €250 млн (US$327 млн) после перекупки тендерного предложения EADS Astrium. Вторая партия спутников Galileo первого поколения, известная как «Batch-2», состоит из спутников Galileo-FOC FM15 — Galileo-FOC FM22. Таким образом, общее количество спутников FOC достигло 22. [143] Спутники были построены OHB при участии Surrey Satellite Technology (SSTL). [144]
В июне и октябре 2017 года два дополнительных заказа на 8 и 4 спутника FOC были выданы OHB Systems на €324 млн и €157,75 млн. Эта третья и последняя партия спутников Galileo первого поколения, известная как «Batch-3», состоит из спутников Galileo-FOC FM23 — Galileo-FOC FM34. Спутники строятся OHB в Бремене, Германия, при участии Surrey Satellite Technology (SSTL) в Гилфорде, Великобритания. [20] [21] [22] [145] [24] После завершения Batch-3 общее количество спутников FOC составит 34.
7 мая 2014 года первые два спутника FOC приземлились в Гайане для их совместного запуска, запланированного на лето [146] Первоначально планировалось запустить в 2013 году, но проблемы с инструментами и налаживанием производственной линии для сборки привели к задержке на год в серийном производстве спутников Galileo. Эти два спутника (спутники Galileo GSAT-201 и GSAT-202) были запущены 22 августа 2014 года. [147] Названия этих спутников — Doresa и Milena, названные в честь европейских детей, которые ранее выиграли конкурс рисунков. [148] 23 августа 2014 года поставщик услуг запуска Arianespace объявил, что полет VS09 столкнулся с аномалией, и спутники были выведены на неправильную орбиту. [149] Они оказались на эллиптических орбитах и, таким образом, не могли использоваться для навигации. Однако позже их удалось использовать для проведения физического эксперимента, поэтому они не были полностью потеряны. [150]
Спутники GSAT-203 (Адам) и GSAT-204 (Анастасия) были успешно запущены 27 марта 2015 года из Гвианского космического центра с использованием четырехступенчатой ракеты-носителя «Союз». [151] [152]
Спутники GSAT-205 (Alba) и GSAT-206 (Oriana) были успешно запущены 11 сентября 2015 года из Гвианского космического центра с использованием четырехступенчатой ракеты-носителя «Союз». [153]
Спутники GSAT-208 (Liene) и GSAT-209 (Andriana) были успешно запущены с космодрома Куру во Французской Гвиане с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя «Союз» 17 декабря 2015 года. [154] [155] [156] [157]
Спутники GSAT-210 (Daniele) и GSAT-211 (Alizée) были запущены 24 мая 2016 года. [158] [159]
Начиная с ноября 2016 года, запуск последних двенадцати спутников будет осуществляться с использованием модифицированной ракеты-носителя Ariane 5 , [ требуется обновление ] названной Ariane 5 ES, способной выводить на орбиту четыре спутника Galileo за один запуск. [160]
Спутники GSAT-207 (Antonianna), GSAT-212 (Lisa), GSAT-213 (Kimberley), GSAT-214 (Tijmen) были успешно запущены с космодрома Куру, Французская Гвиана, 17 ноября 2016 года на ракете-носителе Ariane 5 ES. [161] [162]
15 декабря 2016 года Galileo начала предлагать Initial Operational Capability (IOC). В настоящее время предлагаются следующие услуги: Open Service, Public Regulated Service и Search and Rescue Service. [1]
Первые спутники Batch-2 GSAT-215 (Nicole), GSAT-216 (Zofia), GSAT-217 (Alexandre), GSAT-218 (Irina) были успешно запущены с космодрома Куру, Французская Гвиана, 12 декабря 2017 года на ракете-носителе Ariane 5 ES. [163] [164]
Спутники GSAT-219 (Тара), GSAT-220 (Самуэль), GSAT-221 (Анна), GSAT-222 (Эллен) были успешно запущены с космодрома Куру, Французская Гвиана, 25 июля 2018 года на ракете-носителе Ariane 5 ES. [165]
Первые спутники Batch-3 GSAT-223 (Николина) и GSAT-224 (Шрия) были успешно запущены с космодрома Куру, Французская Гвиана, 5 декабря 2021 года на четырехступенчатой ракете-носителе «Союз». [166] [167]
Шрия успешно присоединилась к созвездию 29 августа 2022 года. [168]
В 2014 году ЕКА и его отраслевые партнеры начали исследования спутников Galileo второго поколения (G2G), которые должны были быть представлены ЕК для периода запуска в конце 2020-х годов. [169] Одна из идей заключалась в использовании электрической тяги , что исключило бы необходимость в верхней ступени во время запуска и позволило бы спутникам из одной партии быть введенными в более чем одну орбитальную плоскость. Ожидается, что спутники нового поколения будут доступны к 2025 году. [170] и послужат дополнением к существующей сети.
20 января 2021 года Европейская комиссия объявила, что заключила контракт на сумму 1,47 млрд евро с компаниями Thales Alenia Space (TAS) и Airbus Defence and Space на поставку 6 космических аппаратов каждым производителем. [34] Подписание контрактов с компаниями Thales Alenia Space и Airbus Defence and Space, запланированное на 29 января 2021 года, было приостановлено Европейским судом после протеста, поданного OHB SE, проигравшим участником торгов. Протест OHB в Общем суде Европейского суда основан на «обвинениях в краже коммерческой тайны» и требует как приостановки подписания контракта, так и отмены заключения контракта. В мае 2021 года ЕКА сообщило, что подписало контракты на проектирование и строительство первой партии спутников Galileo второго поколения (G2G) с Thales Alenia Space и Airbus Defence and Space. [171] [172]
12 спутников G2G будут оснащены полностью цифровой навигационной полезной нагрузкой, электрическим двигателем, улучшенными навигационными сигналами и возможностями, межспутниковыми связями и возможностью перенастройки в космосе. Количество атомных часов увеличится с четырех до шести. Увеличение полезной нагрузки спутников приведет к увеличению массы примерно на 2300 кг. Проектный срок службы увеличен с 12 до 15 лет. [173] [35]
В июле 2006 года международный консорциум университетов и научно-исследовательских институтов приступил к изучению потенциальных научных приложений созвездия Galileo. Этот проект, названный GEO6, [174] представляет собой широкое исследование, ориентированное на общее научное сообщество, целью которого является определение и реализация новых приложений Galileo.
Среди различных пользователей GNSS, определенных Galileo Joint Undertaking, [175] проект GEO6 [174] направлен на научное сообщество пользователей (UC). Проект GEO6 [174] направлен на содействие возможным новым приложениям в научном UC сигналов GNSS, и в частности Galileo.
Проект AGILE [176] — это финансируемый ЕС проект, посвященный изучению технических и коммерческих аспектов услуг на основе определения местоположения (LBS) . Он включает технический анализ преимуществ, предоставляемых Galileo (и EGNOS ), и изучает гибридизацию Galileo с другими технологиями позиционирования (сетевыми, WLAN и т. д.). В рамках этих проектов были реализованы и продемонстрированы некоторые пилотные прототипы.
На основе потенциального количества пользователей, потенциальных доходов компании-оператора Galileo или концессионера (GOC), международной значимости и уровня инноваций консорциум выберет набор приоритетных приложений (PA), которые будут разработаны в течение срока реализации того же проекта.
Эти приложения помогут расширить и оптимизировать использование услуг EGNOS и возможностей, предлагаемых испытательным стендом Galileo Signal Test-Bed (GSTB-V2) и фазой Galileo (IOV).
Все спутники Galileo оснащены лазерными ретрорефлекторными решетками, которые позволяют отслеживать их станциям Международной службы лазерной локации. [177] Спутниковая лазерная локация спутников Galileo используется для проверки спутниковых орбит, [178] определения параметров вращения Земли [179] и для комбинированных решений, включающих лазерные и микроволновые наблюдения.
Все основные чипы приемников GNSS поддерживают Galileo, и сотни устройств конечных пользователей совместимы с Galileo. [10] Первыми устройствами Android с поддержкой двухчастотной GNSS, которые отслеживают более одного радиосигнала с каждого спутника, частоты E1 и E5a для Galileo, стали линейка Huawei Mate 20 , Xiaomi Mi 8 , Xiaomi Mi 9 и Xiaomi Mi MIX 3. [ 180] [181] [182] По состоянию на июль 2019 года [обновлять]на рынке было более 140 смартфонов с поддержкой Galileo, из которых 9 были двухчастотными. [183] [ необходим неосновной источник ] Обширный список поддерживаемых устройств для различных целей, на суше, на море и в воздухе, часто обновляется на веб-сайте ЕС. [184] 24 декабря 2018 года Европейская комиссия приняла постановление о том, что все новые смартфоны должны внедрять поддержку Galileo для E112 . [185]
Начиная с 1 апреля 2018 года все новые транспортные средства, продаваемые в Европе, должны поддерживать eCall — автоматическую систему экстренного реагирования, которая звонит по номеру 112 и передает данные о местоположении Galileo в случае аварии. [186]
До конца 2018 года Galileo не был авторизован для использования в Соединенных Штатах и, как следствие, работал только на устройствах, которые могли принимать сигналы Galileo, на территории Соединенных Штатов. [187] Позиция Федеральной комиссии по связи (FCC) по этому вопросу заключалась (и остается) в том, что приемники спутниковых радионавигационных систем (RNSS) без GPS должны получать лицензию на прием указанных сигналов. [188] Отказ от этого требования для Galileo был запрошен ЕС и представлен в 2015 году, а 6 января 2017 года были запрошены публичные комментарии по этому вопросу. [189] 15 ноября 2018 года FCC предоставила запрошенное освобождение, явно разрешив нефедеральным потребительским устройствам доступ к частотам Galileo E1 и E5. [190] [191] Однако большинству устройств, включая смартфоны, по-прежнему требуются обновления операционной системы или аналогичные обновления, чтобы разрешить использование сигналов Galileo в Соединенных Штатах (большинство смартфонов, начиная с Apple iPhone 6S и Samsung Galaxy S7, имеют аппаратную возможность и просто требуют модификации программного обеспечения). [192]
Европейский проект спутниковой навигации был выбран в качестве основного мотива очень дорогой коллекционной монеты: австрийской памятной монеты Европейской спутниковой навигации , отчеканенной 1 марта 2006 года. Монета имеет серебряное кольцо и золотисто-коричневую ниобиевую «таблетку». На реверсе ниобиевая часть изображает навигационные спутники, вращающиеся вокруг Земли. Кольцо показывает различные виды транспорта, для которых была разработана спутниковая навигация: самолет, автомобиль, грузовик, поезд и контейнеровоз.
Запуск [...] запланирован на 17 декабря. Ракета-носитель "Союз" VS13 выведет на орбиту еще два спутника для европейской навигационной системы Galileo