Il nuovo servizio di Galileo offrirà una precisione di 20 cm

Dopo mesi di test effettuati dagli ingegneri dell'ESA presso il centro tecnico ESTEC nei Paesi Bassi, il servizio ad alta precisione (detto HAS, High Accuracy Service) di Galileo è stato ufficialmente dichiarato disponibile per gli utenti nel corso della Conferenza Europea sullo Spazio di Bruxelles, in Belgio.

"Galileo non è immobile", commenta Javier Benedicto, Direttore dell'ESA per la Navigazione. "Questo nuovo servizio offre un livello superiore di precisione a chiunque ne abbia bisogno, mentre Open Service Navigation Message Authentication (OSNMA), già disponibile, consente agli utenti di autenticare i segnali di Galileo nel momento in cui li utilizzano, per ridurre al minimo il rischio di spoofing. Inoltre, un messaggio aggiornato sull'integrità del segnale lanciato lo scorso anno riduce il tempo necessario per la prima correzione, migliorando al contempo la stabilità complessiva di Galileo.

"Il ruolo dell'ESA consiste nel supervisionare gli aggiornamenti fondamentali per il sistema Galileo, in collaborazione con EUSPA, il fornitore di servizi per Galileo, con l'Agenzia dell'UE per il Programma Spaziale e il suo proprietario, l'Unione Europea. Ulteriori miglioramenti al servizio verranno apportati con il lancio dei restanti satelliti Galileo, cui seguirà, più avanti nel decennio, la seconda generazione di Galileo."

Il nuovo messaggio di correzione di HAS è integrato nella banda "E6" del segnale Galileo, in genere non accessibile tramite smartphone e altri prodotti di largo consumo, ma solo tramite ricevitori di fascia alta. Tuttavia, questo messaggio viene reso disponibile anche tramite Internet, il che apre nuove prospettive per un'adozione più ampia da parte dei dispositivi connessi e il suo sviluppo nello standard Open Service negli anni a venire.

Già il migliore al mondo

Il sistema europeo Galileo, che al momento comprende una costellazione di 28 satelliti e un segmento terrestre mondiale, è già il servizio di navigazione satellitare più preciso al mondo, con il suo Open Service che offre una precisione a livello di metro. L'Unione Europea e l'ESA hanno stretto una partnership per sviluppare Galileo; l'ESA riveste il ruolo di autorità tecnica. Quest'anno l'Agenzia celebra il trentesimo anniversario della sua prima ricerca sulla navigazione satellitare.

EUSPA indirizza questo nuovo servizio Galileo alle attuali applicazioni ad alta precisione come l'agricoltura di precisione, la prospezione delle risorse, i rilievi terrestri e idrografici, nonché applicazioni emergenti quali la robotica, la guida autonoma di automobili, treni, navi e droni, oltre al gaming e al marketing con realtà aumentata, fino al volo in formazione dei satelliti.

"Con questo nuovo servizio ad alta precisione, Galileo diventa la prima costellazione in grado di fornire un servizio ad alta precisione a livello globale e direttamente attraverso il segnale nello spazio e via Internet", commenta Rodrigo da Costa, Direttore EUSPA. "Questa nuova funzionalità di Galileo favorirà l'innovazione in molti settori a valle."

Mantenere Galileo in carreggiata

Il principio alla base di Galileo è semplice. I satelliti nello spazio trasmettono segnali che integrano una misurazione del tempo altamente precisa, esatta a pochi miliardesimi di secondo. Un ricevitore capta i segnali da quattro (o più) satelliti Galileo e misura il tempo impiegato da ciascun segnale per raggiungerlo. Converte quindi questi valori temporali in distanza moltiplicando le cifre per la velocità della luce. Il ricevitore esegue quindi un controllo incrociato delle distanze da tutti i satelliti per individuarne la posizione sulla superficie terrestre (o sopra di essa).

Ma, in pratica, sia le orbite dei satelliti stessi sia gli orologi atomici a bordo che tengono il tempo per i segnali sono soggetti a deviazioni. E i segnali possono presentare livelli variabili di leggero ritardo dovuto all'interferenza dalla "ionosfera", una fascia elettricamente attiva dell'atmosfera terrestre.

Così, per mantenere il sistema in carreggiata, una rete globale di stazioni a sensore di Galileo esegue il monitoraggio continuo dei satelliti e dei loro segnali. I loro dati vengono utilizzati per compilare una serie di correzioni che vengono poi inviate ai satelliti Galileo per essere integrate nei loro segnali di navigazione ogni 100 minuti circa. 

Si pensi a Galileo come a un unico orologio planetario, progettato per essere sufficientemente preciso da identificare ed evidenziare eventuali errori che si accumulano nel tempo.

Correzioni più rapide per una maggiore precisione

Il nuovo HAS migliora ulteriormente queste prestazioni grazie all'utilizzo di un generatore di dati ad alta precisione, che ha generato correzioni aggiuntive per Galileo e per i satelliti GPS statunitensi. Queste correzioni vengono poi trasmesse a ricevitori compatibili in tempo reale attraverso il segnale satellitare di Galileo, compilato in un singolo messaggio a 448 bit al secondo, una caratteristica esclusiva della forma del segnale di Galileo accuratamente progettata. 

"Rispetto al Galileo Open Service, le correzioni vengono messe a disposizione molto rapidamente e molto spesso, con un aggiornamento per le orbite satellitari ogni 30 secondi e per gli orologi satellitari ogni 10 secondi", spiega Daniel Blonksi, ingegnere responsabile delle prestazioni del sistema Galileo dell'ESA. "E il messaggio di correzione di HAS è progettato in modo tale che i ricevitori adatti possano fare affidamento su più satelliti che lo trasmettono, per ricostruire con grande rapidità il messaggio completo."

Il nuovo servizio ad alta precisione prevede due livelli di servizio. Il livello di servizio 1, già disponibile, corregge gli errori di orbita e dell'orologio del satellite, nonché le "distorsioni" interne del segnale specifiche per ciascun satellite della costellazione; una volta noti, questi dati possono consentire una precisione ancora maggiore attraverso confronti diretti della loro fase del segnale. 

Il livello di servizio 2, destinato alla distribuzione in tutta Europa, abbinerà tali correzioni a ulteriori correzioni ionosferiche, rese possibili dall'impiego di stazioni di terra aggiuntive per le quali l'ESA sta preparando i necessari aggiornamenti dell'infrastruttura.

Galileo

Galileo è attualmente il sistema di navigazione satellitare più preciso al mondo e serve più di tre miliardi di utenti in tutto il pianeta.

La fase di piena capacità operativa del programma Galileo è gestita e finanziata dall'Unione Europea. La Commissione Europea, l'ESA e l'EUSPA (l'Agenzia dell'Unione Europea per il programma spaziale) hanno siglato un accordo in base al quale l'ESA funge da autorità di progettazione e capofila del sistema di sviluppo per conto della Commissione e dell'EUSPA in qualità di responsabile dell'utilizzo e della gestione di Galileo/EGNOS. "Galileo" è registrato come marchio nel database dell'Ufficio dell'Unione Europea per la Proprietà Intellettuale (n. 002742237).