Galileo (navigační systém)

Rozbalit box

Obsah boxu

Galileo je globální navigační satelitní systém (GNSS), který je budován a provozován Evropskou unií (EU) ve spolupráci s Evropskou kosmickou agenturou (ESA). Systém byl navržen jako plně civilní alternativa a doplněk k americkému systému GPS, ruskému GLONASS a čínskému BeiDou. Jeho hlavním cílem je zajistit Evropě strategickou nezávislost v oblasti satelitní navigace, která je klíčová pro moderní ekonomiku a bezpečnost. Galileo poskytuje vysoce přesné určování polohy, navigaci a časové služby uživatelům po celém světě.

Systém je pojmenován po italském astronomovi Galileu Galileim. Jeho řídící centrum se nachází v Praze v sídle Agentury Evropské unie pro Kosmický program (EUSPA).

📜 Historie a vývoj

Myšlenka na vytvoření vlastního evropského navigačního systému se objevila již v 90. letech 20. století. Hlavní motivací byla strategická zranitelnost Evropy plynoucí ze závislosti na americkém systému GPS, který je primárně vojenským systémem a Spojené státy si vyhrazují právo jeho signál v případě konfliktu omezit nebo vypnout pro civilní uživatele.

🏛️ Počáteční fáze (1999–2003)

V roce 1999 Evropská komise představila konkrétní plán na vytvoření systému Galileo. Projekt byl oficiálně schválen v roce 2003 a vstoupil do fáze vývoje a validace na oběžné dráze (In-Orbit Validation, IOV). V této fázi byly vypuštěny první experimentální družice, které měly za úkol otestovat klíčové technologie a frekvence.

• GIOVE-A: Vypuštěna 28. prosince 2005, úspěšně otestovala atomové hodiny a zajistila pro Galileo potřebné frekvence.
• GIOVE-B: Vypuštěna 27. dubna 2008, nesla ještě přesnější maserové atomové hodiny a dále testovala signály systému.

🛰️ Budování konstelace (2011–2016)

Po úspěšném testování experimentálních družic začala fáze budování plné operační schopnosti (Full Operational Capability, FOC). První dvě operační družice byly vypuštěny 21. října 2011. Následovaly další starty, nejčastěji pomocí raket Sojuz z kosmodromu v Kourou (Francouzská Guyana) a později pomocí výkonnějších raket Ariane 5, které dokázaly na oběžnou dráhu vynést čtyři satelity najednou.

Během této fáze došlo k několika technickým problémům, včetně umístění dvou satelitů na nesprávnou oběžnou dráhu v roce 2014 a poruch atomových hodin na některých družicích. Tyto problémy se však podařilo vyřešit a budování systému pokračovalo.

🚀 Spuštění služeb (2016)

Dne 15. prosince 2016 byly oficiálně spuštěny počáteční služby (Initial Services) systému Galileo. Od tohoto data mohli uživatelé s kompatibilními přijímači začít využívat signály z družic Galileo v kombinaci s GPS, což vedlo ke zlepšení přesnosti a dostupnosti navigačních služeb.

⚙️ Technická specifikace

Systém Galileo se skládá ze tří hlavních segmentů: kosmického, pozemního a uživatelského.

🛰️ Kosmický segment

Plná konstelace systému Galileo se skládá z 30 družic (24 aktivních a 6 záložních) obíhajících na střední oběžné dráze Země (MEO) ve výšce 23 222 km. Družice jsou rozmístěny ve třech oběžných rovinách se sklonem 56° vůči rovníku. Tato konfigurace zajišťuje, že z jakéhokoliv místa na Zemi je vždy viditelných minimálně šest až osm družic, což zaručuje vysokou přesnost a spolehlivost.

Každá družice váží přibližně 730 kg a je vybavena vysoce přesnými pasivními maserovými a rubidiovými atomovými hodinami, které jsou zdrojem přesného časového signálu. Životnost družic je plánována na více než 12 let. Družice jsou pojmenovány po dětech, které vyhrály celoevropskou výtvarnou soutěž.

🌍 Pozemní segment

Pozemní segment je zodpovědný za řízení družic, monitorování kvality signálu a zpracování dat. Skládá se z:

• Dvou řídicích center (GCC): Nacházejí se v Oberpfaffenhofenu v Německu a ve Fucinu v Itálii. Tato centra řídí celou satelitní konstelaci.
• Globální sítě senzorových stanic (GSS): Rozmístěny po celém světě, monitorují signály vysílané družicemi a kontrolují jejich stav.
• Uplinkových stanic (ULS): Odesílají na družice data a korekce potřebné pro vysílání přesného navigačního signálu.

Sídlo hlavní řídící agentury EUSPA se nachází v Praze v Česku.

📡 Signály a služby

Galileo poskytuje několik typů služeb určených pro různé skupiny uživatelů:

• Otevřená služba (Open Service, OS): Bezplatná služba pro masový trh, využívaná v mobilních telefonech, automobilových navigacích a dalších běžných zařízeních. Poskytuje přesnost určení polohy pod 1 metr a přesné časové údaje. Využívá signály na frekvencích E1, E5a a E5b.
• Vysoce přesná služba (High Accuracy Service, HAS): Bezplatná služba poskytující korekce, které umožňují dosáhnout přesnosti až 20 cm v horizontální a 40 cm ve vertikální rovině. Je určena pro náročnější aplikace, jako je přesné zemědělství, geodézie nebo autonomní řízení.
• Veřejná regulovaná služba (Public Regulated Service, PRS): Šifrovaná a robustní služba určená pro autorizované vládní uživatele, jako jsou bezpečnostní složky, armáda, záchranné služby a operátoři kritické infrastruktury. Je vysoce odolná proti rušení (jamming) a falšování signálu (spoofing).
• Pátrací a záchranná služba (Search and Rescue, SAR): Galileo je součástí mezinárodního záchranného systému Cospas-Sarsat. Družice systému jsou schopny zachytit nouzové signály z majáků a předat je záchranným centrům. Unikátní funkcí je tzv. zpětná linka (Return Link Service, RLS), která odešle potvrzení zpět na nouzový maják, čímž dá osobě v nouzi vědět, že její volání o pomoc bylo přijato.

⚖️ Politický a ekonomický význam

Galileo je jedním z vlajkových projektů Evropské unie a má zásadní význam v několika oblastech.

• Strategická autonomie: Zajišťuje, že Evropa není závislá na navigačních systémech jiných zemí, které jsou pod vojenskou kontrolou. To je klíčové pro bezpečnost, obranu a fungování kritické infrastruktury.
• Ekonomické přínosy: Trh s aplikacemi a službami využívajícími satelitní navigaci má hodnotu stovek miliard eur. Galileo umožňuje evropským firmám inovovat a konkurovat na tomto globálním trhu. Podporuje rozvoj technologií jako Internet věcí (IoT), chytrá města, autonomní mobilita a logistika.
• Civilní kontrola: Na rozdíl od GPS a GLONASS je Galileo od počátku navržen a provozován jako čistě civilní systém. To zaručuje kontinuitu a kvalitu služeb pro všechny uživatele.

🆚 Srovnání s ostatními systémy

Galileo byl navržen tak, aby byl plně interoperabilní s americkým systémem GPS. Většina moderních přijímačů je dnes multi-GNSS, což znamená, že dokáží přijímat a zpracovávat signály z více systémů současně (Galileo, GPS, GLONASS, BeiDou).

Díky tomu uživatelé získávají:

• Vyšší přesnost: Více viditelných satelitů znamená přesnější výpočet polohy.
• Větší dostupnost: Signál je dostupný i v náročných podmínkách, jako jsou městské kaňony nebo husté lesy, kde může být výhled na oblohu omezen.
• Zvýšenou spolehlivost: V případě výpadku jednoho systému může přijímač plynule přejít na signály z ostatních.

Oproti starším generacím GPS nabízí otevřená služba Galilea standardně vyšší přesnost díky modernější technologii a vysílání na více frekvencích, což pomáhá eliminovat chyby způsobené průchodem signálu ionosférou.

💡 Pro laiky

Co je to satelitní navigační systém?

Představte si satelitní navigační systém jako soustavu velmi přesných "hodin" a "pravítek" na oběžné dráze kolem Země. Každý satelit neustále vysílá signál, který říká dvě věci: "Já jsem satelit číslo X a nacházím se přesně na této pozici" a "Tento signál jsem odeslal přesně v tento čas".

Jak funguje určení polohy?

Váš mobilní telefon nebo navigace v autě má v sobě přijímač. Tento přijímač zachytí signály z několika satelitů najednou. Protože ví, jak rychle se signál šíří (rychlostí světla), dokáže z nepatrného zpoždění mezi odesláním a přijetím signálu spočítat, jak daleko je od každého satelitu.

Když znáte svou vzdálenost od jednoho satelitu, víte, že se nacházíte někde na povrchu obrovské koule s tímto satelitem ve středu. Když změříte vzdálenost od druhého satelitu, nacházíte se v průsečíku dvou koulí, což je kružnice. Se třetím satelitem se průsečík zmenší na dva body. A se čtvrtým satelitem už jednoznačně určíte svou polohu na Zemi (zeměpisná šířka, délka, nadmořská výška) a navíc získáte velmi přesný čas.

Proč je Galileo důležitý?

Před Galileem byl svět závislý hlavně na americkém systému GPS. Ten je ale řízen armádou USA, která ho může kdykoliv pro ostatní vypnout nebo záměrně znepřesnit. Evropská unie se rozhodla postavit Galileo, aby měla svůj vlastní, nezávislý a spolehlivý systém pod civilní kontrolou. Galileo je navíc modernější a v základní verzi přesnější než starší verze GPS, což přináší výhody všem uživatelům po celém světě.

Šablona:Aktualizováno