Galileo: Europa weiß, wo es langgeht
Ein System geht heute in Betrieb, an dessen Fertigstellung manche wohl schon gar nicht mehr geglaubt haben: das europäische Satellitennavigationssystem Galileo(öffnet im neuen Fenster) . Die Europäische Kommission hat es am 15. Dezember freigegeben(öffnet im neuen Fenster) – fast auf den Tag genau 17 Jahre, nachdem die Mitgliedstaaten der Europäischen Union (EU) den Aufbau eines eigenen globalen Satellitennavigationssystems (Global Navigation Satellite System, GNSS) beschlossen haben. Es soll Nutzern, Zügen, Schiffen oder autonomen Autos sagen, wo sie sich auf dem Erdball befinden. Aber noch nicht sofort.
"Man sollte sich darüber freuen, aber es gibt noch viel zu tun" , sagt René Kleeßen im Gespräch mit Golem.de. Er ist Galileo-Programm-Manager beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und vertritt als solcher die Interessen Deutschlands im Programmrat Navigation der Europäischen Raumfahrtagentur (European Space Agency, Esa). Denn: Das System ist zwar jetzt offiziell online, aber voll funktionsfähig ist es noch nicht.
Wer heute sein Smartphone nimmt und versucht, damit seine Position per Galileo zu bestimmen, wird erst einmal wahrscheinlich nichts sehen. Denn zum einen braucht er dafür ein ganz bestimmtes Smartphone. Zum anderen ist die Chance, keinen Kontakt zu einem Satelliten zu bekommen, ziemlich hoch.
18 Galileo-Satelliten kreisen um die Erde
Zwar kreisen derzeit bereits 18 Galileo-Satelliten um die Erde. Davon sind aber nur elf im Einsatz. Für eine Positionsbestimmung werden vier Satelliten benötigt. Damit ein Empfänger deren Signale empfangen kann, müssen genug Satelliten hoch genug über dem Horizont stehen. Die Chance, dass das nicht der Fall ist, ist momentan aber noch recht hoch.
Insgesamt soll die Galileo-Konstellation einmal aus 30 Satelliten bestehen, die auf drei Bahnen um die Erde kreisen. Damit soll eine Positionsbestimmung bis auf einen oder zwei Meter genau möglich sein, unter bestimmten Bedingungen sogar noch genauer. Mit dem US-Satellitennavigationssystem Global Positioning System (GPS) wisse ein Zug, in welchem Gebiet er sich befinde. Mit Galileo könne er das Gleis identifizieren, auf dem er stehe, verglich kürzlich Jean-Yves Le Gall, Leiter der französischen Raumfahrtagentur Centre national d'études spatiales (CNES).
Allerdings hat es recht lange gedauert, bis es so weit gekommen ist.
Querelen, die USA und Pech bremsten Galileo
Denn das System, dessen Aufbau die EU 1999 beschloss, sollte bereits 2008 einsatzbereit sein. Zwei Jahr zuvor hätten die beiden ersten Satelliten starten sollen. Allerdings konnten sich die EU-Mitglieder lange nicht über die Finanzierung einigen . Erst 2003 fanden sie eine Lösung .
Das zivile GNSS sollte als öffentlich-private Partnerschaft (Public-private-Partnership, PPP) zwischen Industrie und EU-Kommission dienen. Doch beide Seiten konnten sich nicht verständigen – die beteiligten Unternehmen wollten das Risiko gern auf die öffentliche Hand abwälzen. Die EU-Kommission beschloss daraufhin, das Projekt selbst zu übernehmen .
Die US-Regierung war gegen Galileo
Doch die Probleme waren nicht nur hausgemacht: Über mehrere Jahre versuchte die US-Regierung massiv, den Aufbau eines eigenen europäischen zivilen Navigationssystems zu verhindern. Die Idee eines Systems, das nicht unter der zentralen Kontrolle des Militärs stand, war ihr nicht geheuer. Die Befürchtung war, dass ein möglicher Gegner mit Hilfe der Galileo-Signale Lenkwaffen steuern könnte. Um die EU von ihrem Vorhaben abzubringen, hob die US-Regierung unter Präsident Bill Clinton im Mai 2000 sogar die sogenannte Selective Availability(öffnet im neuen Fenster) auf. Seither hat das zivile GPS-Signal eine Genauigkeit von 10 bis 15 Metern.
Die Europäer ließen sich davon aber nicht beeindrucken, und so starteten im Oktober 2011 die beiden ersten regulären Satelliten – zuvor waren die Testsatelliten Giove A und Giove B in die Umlaufbahn geschossen worden. Ein Jahr später folgten die nächsten beiden .
Satelliten wurden falsch ausgesetzt
Doch dann verzögerte eine Pechsträhne das System: Bei Satellit Nummer 4 trat 2014 ein Antennenschaden auf, der den Satelliten unbrauchbar machte. Noch schlimmer kam es bei den Satelliten, die im August 2014 ins All geschossen wurden: Sie wurden falsch ausgesetzt und umkreisen die Erde auf einer elliptischen Bahn. Zwar konnte ihre Bahn leicht verändert werden. Doch ob sie für das Navigationssystem eingesetzt werden können, ist nach wie vor nicht klar.
Ende 2014 standen damit statt sechs nur drei operable Satelliten zur Verfügung. Immerhin: Die nächsten Starts klappten alle reibungslos. Allein in diesem Jahr hat die Esa sechs Satelliten in die Umlaufbahn gebracht: Im Mai hatte sie, um Galileo zu beschleunigen, zwei Satelliten außerplanmäßig gestartet , die vor wenigen Tagen in Betrieb gegangen sind. Am 17. November folgten vier, die regulär geplant waren. Sie sind voraussichtlich im Frühjahr im Einsatz, und mit dann 15 operablen Satelliten lässt sich schon einiges anfangen.
2017 starten die nächsten Satelliten
Der nächste Start ist für August 2017 geplant. Dann wird eine Ariane 5 wieder vier Satelliten in die Umlaufbahn bringen. Die europäische Trägerrakete kann vier Satelliten transportieren; die russische Sojus-Rakete, die die ersten Galileo-Satelliten transportiert hat, schafft nur zwei. Das nächste Viererpack ist für 2018 geplant. Dann fehlen noch vier Satelliten, um die Konstellation zu komplettieren – vorgesehen sind 24 Satelliten im Einsatz sowie zwei Ersatzsatelliten auf jeder Bahn. Bis 2020 sollen sie im All sein.
Galileo ist aber nicht das erste Satellitennavigationssystem. Das am weitesten genutzte ist das US-System, das Global Positioning System(öffnet im neuen Fenster) (GPS). Hinzu kommen das russische Glonass(öffnet im neuen Fenster) und das chinesische Beidou(öffnet im neuen Fenster) . Alle zusammen ermöglichen schon eine recht genaue Navigation. Wozu brauchte Europa dann noch ein eigenes GNSS?
Galileo ist zivil
GPS, Glonass und Beidou haben eines gemeinsam: Sie gehören dem Militär des jeweiligen Landes. Und das behält sich vor, das System in einem Krisenfall ungenau zu machen. Vor dem Abschalten der Selective Availability war GPS nur auf etwa 100 Meter genau.
Inzwischen sind aber viele Wirtschaftszweige auf eine genaue Satellitennavigation angewiesen: die Seefahrt und die Fischerei, die Luftfahrt, die Landwirtschaft, Bahngesellschaften oder die Betreiber von Fahrzeugflotten. 2014 schätzte die EU-Kommission, dass etwa sechs bis sieben Prozent des europäischen Bruttoinlandsprodukts von Satellitennavigation abhingen – zu dem Zeitpunkt rund 800 Milliarden Euro. Um hier im Zweifelsfall nicht auf den guten Willen des US-Militärs angewiesen zu sein, wollten die Europäer ein eigenes Satellitennavigationssystem.
Der offene Dienst ist der wichtigste
Galileo bietet vier Dienste, die für verschiedene Zielgruppen vorgesehen sind. Der wichtigste sei der offene Dienst(öffnet im neuen Fenster) (Open Service, OS), sagt Kleeßen: Das ist das offene, kostenlose Signal, das für jedermann zur Verfügung steht. Es wird auf zwei Frequenzen ausgestrahlt und ermöglicht auf Zwei-Frequenz-Empfängern eine Positionsbestimmung, die bis auf 1 bis 2 Meter genau ist – die Genauigkeit kann schwanken, da die Satelliten sich ja bewegen.
Da die meisten Empfänger – Smartphones, Hand- oder Autonavigationsgeräte – voraussichtlich mit den Signalen mehrerer GNSS arbeiten, bedeutet das, dass praktisch immer eine verlässliche Positionsbestimmung möglich ist. Und das unter Umständen auch in schmalen Straßen zwischen hohen Häusern: Um sich dort orten zu können, sind Satelliten nötig, die möglichst direkt über dem Nutzer stehen. Je mehr Galileo- und GPS-Navigationssatelliten am Himmel sind, desto größer ist die Chance, dass die vier, die zur Positionsbestimmung gebraucht werden, verfügbar sind.
Der kommerzielle Dienst ortet im Zentimeterbereich
Noch genauer wird die Positionsbestimmung mit dem kommerziellen Dienst(öffnet im neuen Fenster) (Commercial Service, CS). Der ortet mit einer Genauigkeit von unter einem Meter. Er ist kostenpflichtig und für geschäftliche Anwendungen gedacht. Dazu gehört beispielsweise die vernetzte Landwirtschaft : Landwirte können mit dem GNSS genauer mit ihren Traktoren navigieren und Saatgut oder Dünger präziser ausbringen. Logistikunternehmen können mit genauen Positionsdaten ihre Flotten auf der Straße oder auf der Schiene besser steuern. Auch für autonomes Fahren sind die Daten wichtig.
Für sicherheitsrelevante Anwendungen gibt es einen verschlüsselten Dienst, den regulierten Dienst(öffnet im neuen Fenster) (Public Regulated Service, PRS), dessen Signal verschlüsselt übertragen wird. Dieser Dienst ist für Behörden gedacht, etwa die Polizei, den Zoll oder auch für Rettungsdienste.
Notrufe werden schneller empfangen
Ebenfalls der Sicherheit dient der Such- und Rettungsdienst(öffnet im neuen Fenster) (Search and Rescue Service, SAR), der in das Such- und Rettungssystem Cospas-Sarsat(öffnet im neuen Fenster) integriert wird. Ein Notruf, der beispielsweise auf hoher See abgesetzt wird, kann derzeit erst übertragen werden, wenn ein Satellit ihn empfängt. Das kann je nach Position der Cospas-Sarsat-Satelliten gut eine Stunde dauern. Durch Gallieo verkürzt sich die Zeit auf zehn Minuten. Zudem bekommt das System durch Galileo einen Rückkanal: Die Rettungsstelle kann dem in Not Geratenen mitteilen, dass der Notruf eingegangen ist und dass Hilfe unterwegs ist.
Das klingt alles sehr gut. Welche Geräte sind denn Galileo-kompatibel?
Die Geräte kommen
Zum Start sind es in der Tat noch recht wenige. Gerade mal zwei Smartphones listet eine Website(öffnet im neuen Fenster) , die die Agentur für das Europäische GNSS(öffnet im neuen Fenster) (European GNSS Agency, GSA) zum Start ins Netz gestellt hat: das Aquaris X5 Plus des spanischen Herstellers BQ und das Mate 9 von Huawei
Für Autos gibt es diverse Navigationsgeräte, die etwas mit den Galileo-Signalen anfangen können. Darunter sind auch die aktuellen Geräte von Tomtom. Die brauchen dafür aber noch eine Aktualisierung der Firmware. Marktführer Garmin bietet Navigation mit Galileo derzeit nur für die Navigation in der Luftfahrt sowie auf See.
Die großen Chiphersteller wie Qualcomm , Mediatek, Intel und Broadcom sowie der Schweizer Chiphersteller U-Blox bieten Galileo-taugliche Chipsätze an. Insofern dürfte es künftig mehr Geräte geben, die außer mit GPS auch mit Galileo navigieren. "Wir sind sehr zuversichtlich, dass Galileo bald in jedes Smartphone und jeden Navigationsempfänger mit hineinkommt" , sagt Kleeßen.
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