Orologi atomici per Galileo

Galileo
20 Settembre 2004

Una rilevante opportunità di confronto e discussione tra i principali attori nel progetto di navigazione satellitare dell'ESA, Galileo, si avrà il 27-28 settembre al convegno "International Workshop on GALILEO TIME (IWGT), Modelling and Characterization of Atomic Clocks", organizzato a Torino e ospitato da Confindustria.

La conferenza potrà rappresentare una occasione di incontro e di confronto fra tutte le persone coinvolte a livello europeo sui principali aspetti del progetto Galileo. L’aspetto scientifico, in particolar modo, è focalizzato nelle questioni ancora aperte del 'Galileo Time', riguardanti la modellizzazione degli orologi atomici e dei segnali di tempo, cuore del sistema Galileo. L’Italia si pone in una posizione di grande rilevanza tecnologica e scientifica con lo sviluppo per ESA della tecnologia legata agli orologi atomici di Galileo. Il Direttore dell’ESA per i Programmi dell’Unione Europea ed Affari Industriali, l’Ingegnere Giuseppe Viriglio sarà presente nella conclusione del Convegno ed anche il Ministro per le Politiche Europee, l’On. Rocco Buttiglione.

Hydrogen maser clock
Orologio atomico al maser d’idrogeno

Come funzionano gli orologi atomici

Satelliti di navigazione satellitare hanno orologi atomici a bordo, estremamente precisi. Vengono chiamati così perché usano le oscillazioni di un particolare atomo come loro "metronomo", il più preciso e accurato riferimento temporale mai sviluppato.

Il funzionamento dei sistemi di navigazione satellitare si basa sul metodo della triangolazione. Conoscendo infatti la distanza da almeno tre punti, ovvero da tre satelliti, il ricevitore a terra calcola la posizione. Le distanze sono calcolate misurando il tempo di percorrenza che un certo segnale, noto al ricevitore e trasmesso dal satellite, impiega per percorrere la distanza fra il satellite e l’utente. Ogni segnale contiene informazioni sul riferimento temporale dell’orologio atomico a bordo del satellite e informazioni sull’orbita del satellite. In questo modo l’utente è in grado di conoscere con elevata accuratezza la posizione del satellite e la propria distanza da esso. E quindi grande importanza ha la sincronizzazione degli orologi atomici a bordo dei satelliti.

Gli orologi di Galileo

I 30 satelliti di Galileo avranno a bordo 2 orologi atomici: uno al rubidio, l’altro al maser d’idrogeno. Gli orologi della prossima generazione installati a bordo della costellazione Galileo, costruiti da Temex Neuchatel Time (CH) ed ASTRIUM-D (per il Rubidio) e da Galileo Avionica e Temex Neuchatel Time per il Maser Passivo a Idrogeno, avranno un’accuratezza migliore di un miliardesimo di secondo al giorno e permetteranno di localizzare la posizione a terra con una precisione di 50 cm. L’orologio che verrà usato come riferimento “principale “sui satelliti di Galileo, il Maser Passivo, offrirà rispetto alle prestazioni attuali degli orologi GPS, prestazioni migliori grazie alla maggiore stabilità e non necessiterà di sincronizzazioni e riaggiustamenti continui. Inoltre nel segnale inviato a terra da ciascun satellite Galileo sarà incluso un messaggio di integrità, in grado di avvertire tempestivamente se l’informazione fornita da quel satellite non è affidabile oppure se il sistema, nel suo complesso, presenta qualche malfunzionamento. In questo modo l’utente potrà isolare le eventuali fonti di errore e utilizzare solo le informazioni dei satelliti funzionanti.

Galileo satellite system
Il sistema di navigazione satellitare Galileo

A che punto è Galileo

La fase di sviluppo e di validazione in orbita (in-orbit validation) di Galileo è in corso da tempo e l’ESA ha sbloccato le commesse all’industria civile e quindi si può affermare che il primo sistema di navigazione satellitare civile sta facendo progressi. Il Programma Galileo viene realizzato per fasi: una fase di definizione, ultimata nel 2003; una fase di sviluppo e di validazione in orbita iniziata alla fine del 2003 e all'inizio della quale – il prossimo anno - verrà lanciato anche un satellite sperimentale per assicurare le archiviazioni di frequenza di Galileo, per caratterizzare le orbite che devono essere usate dai satelliti di validazione in orbita e per provare alcune delle principali tecnologie, come gli orologi atomici; infine la fase di attuazione che comprenderà la fabbricazione e il lancio dei satelliti restanti e il completamento del segmento terrestre.

Una volta che tutti i satelliti saranno stati completamente dispiegati, avranno inizio le operazioni con la costellazione completa comprendente 27 satelliti operativi e tre di riserva, tutti stazionati su tre orbite terrestri medie circolari (MEO) ad un'altezza di 23.222 km e con un'inclinazione di 56º rispetto all'equatore. A sostegno dei satelliti ci sarà una vasta rete di stazioni a terra, nonché centri di assistenza locali e regionali.

Gli aspetti politici di Galileo si sono definiti in seguito all’accordo stipulato tra l’Unione Europea e gli Stati Uniti. Questo accordo è stato firmato nel giugno 2004 al summit UE-USA di Dublino. Si andrà verso la piena compatibilità e interoperabilità di Galileo e del GPS a vantaggio di tutti. Galileo e il GPS, senza dimenticare il sistema russo GLONASS, dovrebbero diventare lo standard mondiale della navigazione satellitare. Ciò sottolinea la dimensione globale di Galileo grazie anche agli accordi stipulati o in via di definizione con altri paesi come Cina, India, Canada e Israele. Tra breve il sistema Galileo costituirà una infrastruttura basilare per i paesi dell’Unione e a disposizione di tutti, per consentire in maniera precisa e sicura la localizzazione dei mezzi e quindi in definitiva per facilitare la mobilità sul nostro pianeta.

ESA/ESRIN Communications Office
Simonetta Cheli
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