Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/satellitennavigationssystem-galileo-ist-auf-dem-weg-der-besserung-1509-116489.html    Veröffentlicht: 25.09.2015 12:10    Kurz-URL: https://glm.io/116489

Satellitennavigationssystem

Galileo ist auf dem Weg der Besserung

Und es ortet doch: Das europäische Satellitennavigationssystem Galileo ist bisher vor allem durch Pannen aufgefallen. Doch es gibt gute Gründe dafür, das Projekt weiterzuführen.

Zwei Satelliten falsch ausgesetzt, einer funktionsunfähig, Querelen mit der Finanzierung und ein Starttermin, der immer wieder hinausgezögert wird: Galileo scheint nicht gerade eine Erfolgsgeschichte zu sein. Dennoch ist es wichtig, dass die Europäische Kommission an dem globalen Satellitennavigationssystem (GNSS) festhält.

Immerhin zehn Satelliten kreisen inzwischen in etwa 24.000 Kilometern Höhe um die Erde - ein Drittel der geplanten Konstellation. Tests mit dem System sind erfolgreich verlaufen, und es ist mindestens so genau wie das US-System Global Positioning System (GPS). Die Satelliten werden munter ins All geschossen - in diesem Jahr vier, zwei weitere sollen noch folgen. Das klingt, als sei das System demnächst einsatzbereit. Oder?

Nur drei Satelliten funktionieren

Nicht ganz, 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: Von den zehn Satelliten sind im Moment nur drei im Einsatz, und das reicht nicht für eine Positionsbestimmung. Dafür sind vier nötig.

Die beiden ersten Satelliten wurden im Oktober 2011 ins All geschossen, zwei weitere folgten ein Jahr später. Sie wurden von Astrium, heute Airbus Defense And Space, gebaut und dienten zur In-Orbit-Validation (IOV). Mit ihnen wurde demonstriert, dass das System funktioniert. Einer dieser vier Satelliten hat jedoch ein Problem mit einer Antenne. Er sendet nur noch auf einer Frequenz und ist deshalb kaum noch nutzbar.

Satelliten wurden falsch ausgesetzt

Die beiden ersten regulären Satelliten, die das Bremer Unternehmen OHB gebaut hat, wurden im August 2014 ins All geschossen, aber falsch ausgesetzt. Sie umkreisen die Erde nicht auf einer kreisförmigen, sondern auf einer elliptischen Bahn.

Zwar konnte ihre Bahn verändert werden. Für Galileo wurden sie dennoch bisher nicht in Betrieb genommen. Allerdings wollen Wissenschaftler sie für die Forschung nutzen.

Vier Satelliten senden bald

In diesem Jahr wurden bisher vier Satelliten in die Umlaufbahn geschossen: Nummer 7 und 8 im März und Nummer 9 und 10 im September. Die beiden ersten sollen in den kommenden Wochen in Betrieb genommen werden, die beiden anderen im Winter. Bis Ende des Jahres sollen also sieben nutzbare Satelliten zur Verfügung stehen.

Nicht mehr dabei sind die beiden Satelliten Giove A und Giove B. Sie dienten lediglich dazu, die Atomuhren und weitere Technologien zu testen und die Frequenzen zu sichern. Sie waren nur auf eine kurze Lebensdauer ausgelegt und wurden schon vor einiger Zeit in den Friedhofsorbit transferiert.

Mit so wenig Satelliten lasse sich noch nicht viel anfangen, sagt Kleeßen. Galileo sei bis etwa 2018 nur "eine Ergänzung zum GPS" und biete "für den normalen Nutzer noch keinen Mehrwert, da Galileo noch nicht in die heutigen Empfänger integriert ist." Das liegt aber nicht nur daran, dass es so wenige Satelliten sind.

Mit Galileo lässt sich der Standort sehr genau bestimmen

Denn um Galileo überhaupt nutzen zu können, sind Empfänger nötig, die dafür ausgestattet sind. Und die gibt es derzeit nicht für den Massenmarkt. Vorhandene Smartphones oder Navigationsgeräte für das Auto oder unterwegs können nicht einfach die Galileo-Signale nutzen. Dafür bedarf es eines neuen Chips.

Laut Esa und der Europäischen GNSS-Agentur (GSA) haben die Hersteller durchaus Interesse, solche Chips zu bauen. Galileo werde mit der Zeit ebenso integriert werden wie das russische Glonass oder das chinesische Beidou: So empfängt das iPhone Glonass, das Redmi Note 2 von Xiaomi zusätzlich auch Beidou.

Mehr Satelliten orten schneller

Vorteil für die Nutzer ist: Wenn der Empfänger mehr Satelliten im Blick hat, geht die Signalakquise der vier benötigen Satelliten schneller und damit auch die Positionsbestimmung. In Straßenschluchten etwa, wo der Empfang schlecht ist, sind mehr Satelliten am Himmel hilfreich. Dann wird die Ortung genauer.

Die Galileo-Satelliten senden auf zwei Frequenzen. Mit einem Empfangsgerät, das eine Frequenz empfängt, ist eine Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von 10 bis 15 Metern möglich - das entspricht in etwa dem, was auch GPS leistet. Ein Zwei-Frequenz-Empfänger hingegen schafft 4 bis 8 Meter. Die ersten GPS-Satelliten sendeten ihr ziviles Signal nur auf einer Frequenz. Sie werden aber durch neuere ausgetauscht, die auf mehreren Frequenzen abstrahlen.

Ein Zwei-Frequenz-Empfänger ist sehr genau

Das verlangen die Anforderungen der Esa. In der Realität sei Galileo jedoch noch deutlich exakter, sagt Kleeßen: Laut Messungen der Esa kann mit einem Zwei-Frequenz-Empfänger der Standort bis auf 1 oder 2 Meter bestimmt werden - mit Einschränkungen. Da sich die Satelliten ständig bewegen, kann die Genauigkeit schwanken. Aber sie wird auch nicht schlechter als 4 bis 8 Meter.

Da die Galileo-Satelliten auf mehreren Frequenzen senden, ist das Signal weniger anfällig gegen Störungen als das Signal der GPS-Satelliten. Allerdings auch nicht unempfindlich: Wer Galileo stören wolle, könne das auch, sagt Kleeßen. Nur sei der Aufwand eben größer.

Mehr Schutz vor Störungen bietet eine Verschlüsselung des Signals, die in einem der Dienste von Galileo implementiert ist.

Galileo bietet mehrere Dienste

Für den regulierten Dienst (Public Regulated Service, PRS) wird das Signal verschlüsselt. Dieser Dienst ist gedacht für Sicherheitskräfte wie Polizei, Küstenwache, Zoll oder auch für Geheimdienste.

Ebenfalls der Sicherheit dient der Such- und Rettungsdienst (Search and Rescue Service, SAR). Darüber können Schiffe, die auf hoher See in Not geraten, oder Flugzeuge Hilfe rufen. Der Dienst, der in das Such- und Rettungssystem Cospas-Sarsat integriert wird, ermöglicht eine Zwei-Wege-Kommunikation: Zusammen mit dem Notruf wird die Position übertragen. Die Rettungsstelle wiederum hat die Möglichkeit, eine Antwort zu senden. Diese Funktion wird nur Galileo bieten.

Der kommerzielle Dienst ist der genaueste

Die akkurateste Standortbestimmung bietet der kommerzielle Dienst von Galileo (Commercial Service, CS), bei dem eine Genauigkeit von unter einem Meter angepeilt ist. Er steht zivilen Anwendern zur Verfügung und ist kostenpflichtig. Gedacht sei er für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, etwa in der Landwirtschaft, beim Flottenmanagement oder beim autonomen Fahren. Die Untersuchungen dazu seien noch nicht abgeschlossen, sagt Kleeßen.

Der wichtigste Dienst sei jedoch der offene Dienst (Open Service, OS). Das sei das auf zwei Frequenzen ausgestrahlte unverschlüsselte Signal, das für alle kostenlos zur Verfügung stehen werde.

Europa braucht ein Satellitennavigationssystem

Ein Grund, dass die Europäer - ebenso wie die Russen und die Chinesen - ein eigenes Satellitennavigationssystem haben wollen, sei Eigenständigkeit: nicht von einem System abhängig zu sein, das vom US-Militär kontrolliert wird und zudem ziemlich ungenau ist. Die Entscheidung für Galileo fiel zu einer Zeit, als das US-Militär das zivile Signal noch künstlich verschlechterte. Eine Positionsbestimmung war nur auf etwa 100 Meter genau oder noch schlechter.

Als Alternative zu dem militärischen wollten die Europäer deshalb ein ziviles System aufbauen. Anfangs war Galileo als öffentlich-private Partnerschaft (ÖPP oder PPP, für: Public-private-Partnership) zwischen Industrie und Europäischer Kommission geplant. Allerdings wollten die beteiligten Unternehmen, dass die öffentliche Hand das Risiko trägt, weshalb diese dann das gesamte Projekt übernahm.

Die USA beherrschen den Navigationsmarkt

"Der zweite Grund ist, die Technologie selbst zu beherrschen", sagt Kleeßen. "Man kann den Markt nur mitbestimmen, wenn man die Technologie selbst in der Hand hat." Derzeit dominieren die USA den Navigationsmarkt - sowohl was die Satelliten als auch was die Empfänger betrifft. Mit Galileo wollen sich die Europäer einen Anteil daran sichern. Gerade der offene Dienst soll neue Anwendungen für den Massenmarkt bringen.

Die USA versuchten einiges, um diese europäischen Bestrebungen nach Eigenständigkeit zu verhindern. Unter anderem hob die US-Regierung unter Präsident Bill Clinton im Mai 2000 die sogenannte Selective Availability auf. Seither erlaubt das zivile GPS-Signal eine Genauigkeit von 10 bis 15 Metern, die aber im Normalfall übertroffen wird.

Das US-Militär behält sich auch heute noch vor, in einem Krisenfall das zivile GPS-Signal zu stören. Allerdings nicht mehr global, sondern nur mit Störsendern im betroffenen Gebiet. Wie das geht, erfuhren schottische Fischer vor einigen Jahren: Wegen eines Manövers vor der schottischen Westküste hatte die britische Marine im Oktober 2011 das GPS-Signal dort gestört. Das brachte nicht nur die Fischer in den tückischen Gewässern in Gefahr, sondern störte auch gleich noch Mobilfunk und Internet sowie Satellitenfernsehen auf mehreren Inseln.

In die Satellitennavigation eingestiegen sind die Europäer allerdings nicht erst mit Galileo.

Wie geht es mit Galileo weiter?

Denn seit einigen Jahren gibt es den European Geostationary Navigation Overlay Service (Egnos). Das ist ein Ergänzungssystem für GPS mit zwei oder drei geostationären Satelliten sowie einer Reihe von Ortungsstationen auf der Erde, das für sicherheitskritische Anwendungen etwa in der Luftfahrt gedacht ist. Damit lässt sich eine Position auf zwei Meter genau bestimmen, allerdings nur in Europa. Egnos ist seit 2009 in Betrieb. Ähnliche Ergänzungssysteme gibt es auch in den USA, Japan und Indien. Version 3 von Egnos, die nach dem Jahr 2020 geplant ist, wird auch Korrektursignale für Galileo senden.

Bis dahin wird die Galileo-Konstellation komplett sein - sprich: 30 Satelliten werden um die Erde kreisen, von denen 24 den Betrieb aufrechterhalten. Die übrigen sechs sind Reserve. Die nächsten beiden Satelliten werden noch in diesem Jahr, im Dezember, von einer Sojus in den Orbit befördert.

Ariane bringt Galileo-Satelliten ins All

Ab 2016 wird neben der russischen auch die europäische Trägerrakete Ariane 5 Galileo-Satelliten ins All bringen. Vorteil: Sie kann gleich vier Satelliten transportieren. Zwar seien noch einige Qualifikationstests erforderlich, sagt Kleeßen. Der Zeitplan sieht aber Starts der Ariane für die Jahre 2016, 2017 und 2018 vor. 2017 soll auch noch eine Sojus mit zwei Satelliten an Bord starten.

Geht alles nach Plan, kreisen 2018 also 26 Satelliten um die Erde. Fehlen noch vier. Deren Bau müsse die Europäische Kommission noch beauftragen, sagt Kleeßen. Die Ausschreibung soll noch in diesem Jahr erfolgen. Etwa 2020 soll die Konstellation schließlich vollständig sein.

Bleibt noch eine Frage: Wann geht es denn jetzt wirklich mit Galileo los? Die Europäische Kommission sei, nach den Verzögerungen in der Vergangenheit, mit der Ankündigung von Terminen vorsichtig geworden, sagt Kleeßen. Um einen globalen Satellitennavigationsdienst anzubieten, müssten 16 bis 18 funktionsfähige Satelliten im Orbit sein. Das bedeutet frühestens Ende 2016 oder Anfang 2017 und sobald Galileo entsprechend robust sei. Vorausgesetzt, es gibt dann Geräte mit den entsprechenden Chips.  (wp)


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