Messversuch über der Wies'n: Zeppelin simuliert Galileo

Weltweit erste Messkampagne für die europäische Satellitennavigation Galileo. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unternimmt vom 25. September bis 6. Oktober im Auftrag der European Space Agency (ESA) eine Messkampagne zum Aufbau des neuen Satellitennavigationssystems Galileo, das als europäisches Pendant zur US-amerikanischen GPS-Technik gilt. Im Rahmen des DLR-Messprojekts GalileoNAV wird während des Oktoberfests am Münchener Himmel ein Zeppelin zu sehen sein, mit dem die Forscher einen Galileo-Satelliten simulieren.

17. September 2002 um 16:51 Uhr / Christian Klaß

Ziel des DLR-Messprojekts ist die Ermittlung von elementaren Rahmendaten für die Realisierung von Galileo und die Optimierung der Empfangsbedingungen für Satellitensignale. In einer von Dr. Ing. Alexander Steingaß vom Institut für Navigation und Kommunikation des DLR geleiteten Messkampagne ermitteln er und sein Team Ergebnisse, die maßgeblich für die Standards der Galileo-Technologie und damit unentbehrlich für die Hersteller von entsprechender Hard- und Software sein sollen.

Bestückt mit aufwendigem High-Tech-Equipment wird der 75 Meter lange Zeppelin NT besonders leistungsstarke Signale zum Boden senden und verschiedene simulierte Empfangsszenarien ermöglichen. Begleitet von einem Messbus am Boden, wird das Luftschiff im Verlauf der einzelnen Messungen sowohl in Bewegung sein als auch nahezu unbeweglich und ruhig am Himmel stehen. Dank einer Sondergenehmigung darf das Luftschiff im Rahmen der Messkampagne auch über Ballungsgebieten wie München auf eine Flughöhe von 300 Metern sinken.

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Bei der Satelliten-gestützten Navigation spielt Zeit die wichtigste Rolle: Jeder Satellit sendet ein Zeitsignal zum Empfänger auf dem Boden. Dieser Empfänger errechnet wiederum aus der Zeitdifferenz der Zeitsignale seine Position auf wenige Meter genau. Die Maßeinheit dieser Methode sind Nano-Sekunden, d.h. 10 ^-9 oder 0,000000001 Sekunden. Die Bezugsgröße der Satelliten sind Atomuhren mit einer Genauigkeit von 10-12 Sekunden.

Die geringste räumliche und damit auch zeitliche Abweichung der Satellitensignale, zum Beispiel durch Reflexionen an Gebäudefassaden, verfälschen die Navigationsdaten enorm. Bei Galileo sollen daher die Endgeräte im Gegensatz zur bisherigen GPS-Technologie in der Lage sein, direkte Signale von indirekten Signalen zu unterscheiden. Die Ergebnisse der Messkampagne GalileoNAV liefern für diese spezielle Modulation der Signale den Rahmen und die Spezifikationen für künftige Endgeräte.

In fünf relevanten, aus der Alltagspraxis der künftigen Galileo-Nutzung bezogenen Nutzerszenarien werden deshalb im Messprojekt mögliche Fehlerquellen bei der Signalübertragung – auch durch Reflexionen – untersucht werden. Jedes Messszenario wird dabei während einer 15-minütigen Fahrt durchgeführt. Dabei ist entscheidend, in welchem Winkel der Satellit später in seiner 24.000 Kilometer hohen Umlaufbahn über dem Horizont steht. Dieser Winkel wird laut DLR bei den Messungen durch verschiedene Positionen des Zeppelins für alle relevanten Elevationen zwischen 5 und 90 Grad simuliert.

Zu den künftigen Anwendungsgebieten von Galileo zählen vor allem die Navigation und Ortung bei Logistik, Verkehr und Luftfahrt. Darüber hinaus sollen aber auch Rettungsdienste wie SAR oder Bergwacht und nicht zuletzt Energieversorger sowie Internet-Carrier davon profitieren, denen die Satellitensignale als feste Bezugsgröße dienen.

Das US-amerikanische Global Positioning System (GPS), bestehend aus 24 Satelliten, ist fester Bestandteil des täglichen Lebens geworden. Einsatzgebiete wie Flugsicherheit, Logistik, Internet und die öffentliche Versorgung sind nur ein Ausschnitt der Einsatzgebiete der Satelliten-gestützten GPS-Technologie. Neben der Navigation werden die 24 GPS-Satelliten bereits heute auch zur Synchronisation von Relaisstationen und Knotenpunkten des Internets genutzt. Ohne diese orbitalen Zeitgeber wären Hunderte von Basisstationen ohne Bezugsgröße. Das GPS-Netzwerk obliegt allerdings der Hoheit der Vereinigten Staaten, genauer dem Verteidigungsministerium in Washington.

Das europäische Galileo soll im Gegensatz hierzu unter ziviler Kontrolle stehen und neue Anwendungsmöglichkeiten bieten. Anstelle von militärischen Funktionen der GPS-Satelliten steht bei Galileo die Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Verfügbarkeit im Vordergrund. Eine weitere Funktion des Galileo-Systems sind SAR-Dienste (Safe and Rescue). Neben der Weiterleitung der Position des Hilfesuchenden an die SAR-Leitstellen ist bei Galileo sogar eine Rückmeldung an den in Not Geratenen möglich.

Galileo wird interoperabel zu GPS (USA) sowie GLONASS (Russland), den beiden anderen globalen Satelliten-gestützten Navigationssystemen, sein. Dies soll eine präzisere Navigation auch unter schlechten Bedingungen ermöglichen, wie zum Beispiel in Häuserschluchten von Ballungsgebieten. In Notfällen oder Krisensituationen soll eine hoch zuverlässige Orientierungshilfe zur Verfügung stehen.

Laut DLR soll 2004 der erste experimentelle Satellit (für das Galileo Systems Test Bed, GSTB) auf seine Umlaufbahn geschossen werden. Die ersten operablen Satelliten sollen 2005 bis 2006 im Einsatz sein. Die letzte Ausbaustufe des Galileo-Systems soll mit 30 (27 plus 3 aktive Ersatz-) Satelliten bis 2008 erreicht werden. Die Gesamtkosten für die Entwicklung und den Aufbau von Galileo belaufen sich auf rund 3,2 Milliarden Euro, die von der Europäischen Union bzw. der ESA getragen werden. Bereits im Jahr 2010 sollen von dieser Technologie ausgehend rund 100.000 neue Arbeitsplätze geschaffen werden. Der Markt für Equipment und Dienste wird verschiedenen Studien zufolge ein Volumen von 10 Milliarden Euro erreichen, so die DLR.