Navigationssystem Galileo auf dem Weg ins All

Navigation - Das Multimilliarden-Geschäft

Ein Golfball, der mittels Navigationssystem seine Position verrät? Science Fiction oder Wirklichkeit? Tatsächlich gibt es das teure Luxusspielzeug für weniger begabte Golfer bereits.

Die Satellitennavigation wird jedoch überwiegend für ernste Anwendungen eingesetzt. Bereits heute werden mit zivilen Dienstleistungen rund um die Satellitennavigation weltweit Milliarden Euro verdient. 90 % aller GPS-Receiver dienen zivilen Zwecken. Allein in Europa waren 2001 über sechs Millionen derartige Empfänger in Betrieb. Für 2020 werden in Studien weltweit bis zu vier Milliarden Nutzer erwartet.

Für die nahe Zukunft prognostizieren Forscher eine Verschmelzung der mobilen Telekommunikation mit der Navigation. Künftige Handys und Taschencomputer werden automatisch auch einen Navigationsempfänger enthalten und zu neuen Dienstleistungen führen.

Noch sind alle Dienstleister jedoch vom amerikanischen GPS-System (Global Positioning System) abhängig. Es wurde für militärische Aufgaben entwickelt, sendet aber auch ein ziviles Signal mit geringerer Genauigkeit. In politischen Spannungsfällen wie z.B. im Golfkrieg geschehen, kann das Signal künstlich noch weiter verschlechtert oder ganz abgeschaltet werden. Gleichzeitig benötigen immer mehr Nutzer genaue, mit hoher Zuverlässigkeit zur Verfügung stehende Navigationsdaten, in der Luftfahrt sogar in drei Dimensionen.

Das System Galileo - Neue Infrastruktur im Weltraum

Das Wissen zur Positionsberechnung in GPS-Empfängern liegt derzeit ausschliesslich bei amerikanischen Unternehmen, die mit der Vermarktung entsprechender Hardware auch die grössten Gewinne erzielen. Wer sich an dem Zukunftsgeschäft beteiligen will, muss also über das notwendige Know How und die entsprechende Infrastruktur verfügen.
Die Europäische Union hat sich deshalb entschlossen, in Zusammenarbeit mit der ESA und der europäischen Raumfahrtindustrie das ausschliesslich zivile Navigationssystem Galileo auf den Weg zu bringen. Kosten-Nutzen Analysen ergaben ein sehr günstiges Kosten-Nutzen Verhältnis von 4,6. Das liegt wesentlich höher als bei anderen Infrastrukturprojekten in Europa. Dabei wurden nur die Auswirkungen in den Bereichen Luft- und Seetransport berücksichtigt. Weiterer Nutzen in anderen Bereichen ist zu erwarten. Durch die Entwicklung und Fertigung der Empfangssysteme und vor allem durch neue Dienstleistungen gehen Wissenschaftler von bis zu 140 000 neuen Jobs in Europa aus.

Für die Einführung von Galileo sprechen auch technologische und strategische Argumente. Heutige technologisch orientierte Gesellschaften sind immer mehr von fortschrittlichen Infrastrukturen abhängig (Kommunikationssysteme, Energie- und Wasserversorgung, Verkehrswege). In Zukunft gehören Systeme zur Bereitstellung von Navigationsinformationen dazu.
Verbunden mit deren Einführung erwarten Fachleute einen technologischen Durchbruch für die europäische Industrie, wie das bereits bei anderen europäischen Projekten, z.B. dem Airbus oder der Ariane-Trägerrakete, zu beobachten war.

Die Galileo-Architektur

Das System Galileo wird von einem Gemeinschaftsunternehmen der europäischen Raumfahrtindustrie mit Sitz in Brüssel entwickelt (Beteiligte: Astrium, Alenia Aerospazio und Alcatel Space).
Nach Abschluss der Definitionsphase steht nun fest, dass das Weltraumsegment aus 30 Satelliten bestehen soll. Sie werden in kreisförmigen Umlaufbahnen in 23 600 km Höhe plaziert. Damit ist eine weltweite Abdeckung gewährleistet. Die Satelliten werden 675 kg wiegen und 2,7 m x 1,2 m x 1,1 m gross sein. Auf der Erde gehört noch ein Netz von Bodenstationen dazu, die für den reibungslosen Betrieb des Gesamtsystems benötigt werden.

Galileo - Verschiedene Dienste

Galileo wird verschiedene Signale bzw. Dienste anbieten:

 

• ein kostenloses Signal mit freiem Zugriff für allgemeine Anwendungen
• ein Signal mit Nutzergebühren, bei dem gegenüber dem Nutzer Haftungsverpflichtungen eingegangen werden
• einen Public Regulated Service (PRS), verschlüsselt und störresistent für staatliche Sicherheitsdienste
• ein Search-And-Rescue Signal, das die Position und die Zeit eines speziellen Rettungssenders und -empfängers überträgt sowie Rückmeldungen an den Geschädigten erlaubt
• einen Safety-of-Life Service (SoL) für sicherheitskritische Anwendungen wie beispielsweise den Luftverkehr

Drei Phasen bis zum Betrieb

Die Entwicklung und der Aufbau von Galileo ist in drei Phasen vorgesehen:

 

• Entwicklungs- und Erprobungsphase (2001 - 2005)

  Dazu gehören:

• 1. Die Abstimmung der Missionsziele
  2. Die Entwicklung der Satelliten und der Bodensegmente
  3. Der Nachweis der Funktionstüchtigkeit des Systems

   

• Aufbauphase (2006 - 2007)
• Kommerzieller Betrieb (ab 2008)

Die erste Phase wird gemeinsam von der EU und der ESA zu je 50 % finanziert. Die Kosten dafür werden mit 1,1 Milliarden Euro veranschlagt.

Für die Phase zwei werden noch einmal über zwei Milliarden Euro benötigt und die Kosten des jährlichen Betriebs bei etwa 220 Millionen Euro liegen. Die Kosten sollen sich die EU, die ESA und die beteiligte Industrie teilen. Dazu wurde ein kompliziertes Finanzierungsmodell im Rahmen einer sogenannten Private-Public-Partnership (PPP) erarbeitet. Die Refinanzierung wird über Gebühren für hochwertige Dienstleistungen, Abgaben auf die Elektronikchips in den Empfängern und ähnliche Massnahmen erfolgen.

Die Arbeit hat schon begonnen

Seit Jahren wird bei der ESA im Technologiezentrum ESTEC in den Niederlanden grundlegende Arbeit für die Definition eines derartigen komplexen Systems durchgeführt. Dazu gehören z.B. hochgenaue Atom-Uhren, Signalgeneratoren, Antennen und andere Elemente. Parallel dazu werden spezifische Einrichtungen für die Entwicklung geschaffen. Ein Beispiel ist die Galileo System Simulation Facility (GSSF), wo die Simulation des komplexen Betriebs erfolgen kann.

Die Definition des Gesamtsystems ist bereits abgeschlossen. Basierend darauf kann jetzt die Entwicklung Galileos und seiner Komponenten in Angriff genommen werden.