Euroopan komissio

Video: Galileo-satelliittipaikannusjärjestelmä viimeinkin käytössä

Tätä on todellakin odotettu: pitkään rakenteilla ollut, ja vielä pitempään suunniteltu eurooppalainen satelliittipaikannusjärjestelmä Galileo otettiin virallisesti käyttöön 14. joulukuuta.

Kiertoradoillaan olevat Galileo-satelliitit ovat jo usean vuoden ajan olleet koekäytössä ja niiden tarjoamaa paikannustietoa on voitu käyttää, mutta vain ajoittain. Siihen, että tarkka sijainti saadaan määritettyä jossain päin maapallolla, tarvitaan neljä horisontin yläpuolella olevaa satelliittia. Kun satelliitteja on ollut nykyistä vähemmän taivaalla, on paikannus onnistunut vain ajoittain, mutta nyt 18 kiertoradalla olevalla satelliitilla jatkuva kattavuus on jo niin hyvä, että palvelu on voitu avata kaikkien käytettäväksi.

Yllä oleva video näyttää palvelun kattamisen ensin 9 satelliitilla ja sitten 11 satelliitilla. Nyt 18 satelliitilla peitto on jo lähes täydellinen.

Yhä edelleenkin toisinaan paikkatiedon saamiseen saattaa mennä hieman pitempään kuin toisilla käytössä olevilla satelliittipaikannussysteemeillä, amerikkalaisella GPS:llä tai venäläisellä GLONASSilla. Eurooppalaissysteemin antama paikkatieto sen sijaan on ainakin teoreettisesti tarkempi ja se kattaa paremmin hyvin pohjoiset ja eteläiset alueet, koska satelliittien kiertoratojen kaltevuus päiväntasaajan suhteen on suurempi ja Galileo-satelliitit kiertävät Maata korkeammalla.

Lopulta Galileo-järjestelmässä on 24 satelliittia, sekä niille varasatelliitteja. Silloin palvelu toimii koko ajan lähes kaikkialla.

Galileo-systeemi palvelee kolmella eri tavalla. Sen suurelle yleisölle näkyvin osa on ns. avoin palvelu, mikä tarkoittaa GPS-tyyppistä paikannuspalvelua, jota voidaan käyttää niin matkapuhelimilla kuin muillakin Galileo-signaalia vastaanottavilla navigointilaitteilla, joita on esimerkiksi autoissa, veneissä, laivoissa ja lentokoneissa. Jo nyt uusimmissa matkapuhelimissa on paikannuspiiri, joka pystyy käyttämään myös Galileo-signaalia. Galileon käyttö aktivoidaan tosin useissa tapauksissa vasta myöhemmin ohjelmistopäivityksillä – mutta Galileo-järjestelmä on valmis tukemaan myös matkapuhelimia tästä alkaen.

95% tuotannossa olevista paikannuspiireistä voi käyttää jo hyväkseen Galileon signaalia.

Galieo-konstellaatio

Toinen Galileon palvelumoodi on suunnattu vain viranomaisille. Se käyttää salattua signaalia, jota voi ottaa vastaan vain erityisillä, esimerkiksi poliisin sekä turvallisuus- ja pelastusviranomaisten käytössä olevilla laitteilla.

Kolmas palvelu on jo pitkään käytössä olleen pelastusmajakkasysteemi Cospas-Sarsatin tuleminen. Monissa lentokoneissa ja laivoissa on hätätilanteessa aktivoituva majakka, jonka signaalin satelliitit nappaavat ja välittävät tiedon pelastusviranomaisille. Galileon avulla tieto hätätilanteesta saadaan nopeammin ja majakan sijainti saadaan määritettyä tarkemmin: viive saattaa olla nyt vain 10 minuuttia aikaisemman kolmen tunnin sijaan, ja tarkkuus paranee noin 10 kilometristä viiteen kilometriin. Uusimmat hätämajakat ovat jo niin pieniä, että myös retkeilijät voivat kantaa niitä mukanaan.

Paikannustiedon lisäksi Galileon tärkeä palvelu on tarkka aikasignaali. Paikannustekniikka vaatii erittäin tarkkoja, avaruudessa olevia atomikelloja, ja satelliittien signaalissa on mukana aina erittäin tarkka aikatieto. Näin ollen monia maanpäällisiä tarkkaa aikaa vaativia toimia voidaan varustaa Galileosta saatavalla aikaleimalla. Tällaisia ovat esimerkiksi kansainväliset rahasiirrot. Monilla paikkakunnilla käytetään pysäköintimittareissa myös satelliittiaikaa.

Galileon kellojen epätarkkuus on vain noin 10 sekunnin miljardisosaa.

Olennaista Galileossa on myös se, että se on siviilien johtama satelliittipaikannusjärjestelmä. GPS ja Glonass, sekä kiinalaisten Beidou, ovat sotilasjärjestelmiä, ja niiden julkinen palvelu saattaa kärsiä sotilaallisen tilanteen mukaan. Vaikka Galileollakin on sotilaallista käyttöä, on sen hallinta kuitenkin Euroopan komission alaisuudessa. Järjestelmää on tehty yhdessä EU:n ja Euroopan avaruusjärjestön kanssa, ja sen käytännön operointi siirtyy ensi vuonna perustettavalle eurooppalaiselle satelliittinavigaatiotoimistolle (European Global Navigation Satellite System Agency).

Maapallon vartijat

Vain muutamaa kuukautta Gaian laukaisun jälkeen on jälleen vuorossa ESAn uuden satelliitin laukaisu: nyt matkaan lähteen Sentinel 1, uuden sukupolven kaukokartoitussatelliitti.

Sentinel 1 on tutkasatelliitti ja eräällä tapaa maailman suurimman ympäristösatelliitti Ensivatin seuraaja. Siinä missä vuonna 2002 laukaisu Envisat oli suuri ja varustettu kymmenellä tehokkaalla eri tavoin Maata ja sen ympäristöä havainneella mittalaitteella, on Sentinel 1 pienempi ja siinä on mukana vain tutka: pilvien läpi näkevä, mantereita, meriä ja jäätiköitä kartoittanut tutka oli kenties Envisatin tärkein havaintolaite.

Nyt tutka on paitsi parempi, lähetetään niitä peräti kaksi avaruuteen, sillä Sentinel 1 koostuu kahdesta satelliitista. Niistä ensimmäinen, Sentinel 1A on lähdössä nyt ja sen sisarsatelliitti, samanlainen Sentinel 1B seuraa sitä ensi vuonna. Näin satelliitit pystyvät keräämään havaintoja yhdessä tuplanopeudella ja vaikka toinen satelliiteista sammuisi, olisi toinen käytössä senkin jälkeen.

Sentinel 1 laukaistaan lähes Maan napojen kautta kulkevalle ns. aurinkosynkroniselle kiertoradalle, joka korkeus on keskimäärin 693 km. Itse satelliitti on 2,8 metriä pitkä, 2,5 m leveä ja 4 metriä korkea laatikko, mistä sojottaa sivuille kaksi kymmenmetristä aurinkopaneelia sekä alaosassa 12 metriä pitkä tutka-antenni.

Tutka on niin sanottu SAR-tutka, Synthetic Aperture Radar, eli suuren laskennallisen läpimitan tutka. Tämä tarkoittaa sitä, että tutkamittauksissa käytetään hyväksi satelliitin liikkumista ja matematiikkaa: kun satelliitti kulkee eteenpäin radallaan ja se kuvaa koko ajan allaan olevaa maastoa, voidaan useiden satojen metrien päässä toisistaan otettujen tutkamittausten kaiut käsitellä yhdessä aivan kuin ne olisi tehty yhdellä suurella, satoja metriä halkaisijaltaan olevalla antennilla. Näin tutkan tarkkuus on paljon parempi kuin olisi yhden 12-metrisellä antennilla varustetun perinteisen mikroaaltotutkan.

Parhaimmillaan tutkakuvat ovat tarkkuudeltaan viiden metrin luokkaa, jolloin kuvauskaista satelliitin alla on 250 km leveä. Sentinel 1 voi myös kartoittaa laajasti, noin 400 km leveää siivua Maan pinnalta allaan, jolloin resoluutio on 40 m.

Satelliitin tietoja voidaan ottaa vastaan Huippuvuorilla, Italian Materassa ja Maspalomasin antennilla Gran Canarian lomasaarella. Samoin Kiirunassa, Ruotsissa, oleva ESAn maa-asema voi ottaa vastaan sen kuvia, mutta Kiirunan päätehtävä on toimia Sentinel 1:n lennonjohtona.

Sentinel 1:n uutuus on laserlinkki, jonka kautta se voi lähettää tietojaan rutiininomaisesti ESA:n EDRS-järjestelmän kautta. European Data Relay System, eli Eurooppalainen tietojenvälitysjärjestelmä tulee koostumaan neljästä vastaanotin-lähettimestä, jotka asennetaan geostationaariradalle laukaistaviin tiedonvälityssatelliiteihin. Ensimmäinen EDRS-laite on mukana Eutelsat 9B -satelliitissa, joka laukaistaan avaruuteen ensi vuonna. Laitteiden avulla ESAn satelliitit voivat lähettää tietojaan laserlinkillä johonkin kolmesta laservastaanottoasemasta, jotka sijaitsevat Weilheimissä, Saksassa, Redussa, Belgiassa ja Harwellissä, Iso-Britanniassa.

Tässäkin mielessä Sentinel 1 on uuden ajan avaus.