Was kann Galileo?

Wie das europäische Satelliten-Navigationssystem neuen Schub für vielfältige Anwendungen bringt – und echten Nutzen

OHB Redaktionsteam
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von OHB Redaktionsteam, OHB SE

Europa hat seit 2016 ein eigenes Satelliten-Navigationssystem. Sein Name: Galileo. Heute umkreisen dafür bereits 22 Satelliten die Erde, bis 2020 werden es insgesamt 34 sein. Die Satelliten senden Signale, die etwa mit Smartphones oder Navigationsgeräten empfangen werden können – und auch Anwendungen wie etwa Such- und Rettungsdienste in der See- und Luftfahrt ermöglichen.

OHB ist Hauptauftragnehmer für die Entwicklung und den Bau der Satelliten in Bremen. Im Gespräch erläutert Dr. Manuel Czech, Projektleiter Galileo, was das Satelliten-Navigationssystem kann und welchen Nutzen es für Menschen hat.

Herr Dr. Czech, was kann das Satelliten-Navigationssystem Galileo?

Positionsangaben bei Galileo sind schon jetzt bis auf wenige Meter genau. Eine weitere Verbesserung bis auf ein, zwei Meter wird in der Endausbaustufe erreicht werden.

Für Anwendungen wie zum Beispiel autonomes Fahren ist diese Genauigkeit vollkommen ausreichend, insbesondere wenn das Fahrzeug weitere Sensordaten etwa der Abstandssensoren mit in die Navigation mit einbezieht. Für hochgenaue Anwendungen wie Landwirtschaft oder Geografie erhöhen bodengestützte Referenzsysteme die Genauigkeit noch einmal deutlich. In der Schifffahrt trägt die Genauigkeit der Satellitennavigation maßgeblich zur Sicherheit bei.

Wir sind beim Galileo-Projekt nahe an der Endausbaustufe: Aktuell sieht man zu jedem Zeitpunkt zwischen fünf und sieben Galileo-Satelliten am Himmel, damit liefert das System sehr präzise Daten für die Navigation.

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Abgesehen von autonomen Fahren: Was kann Galileo noch?

Zu Beginn des Projektes Galileo wurden fünf Hauptdienste entwickelt. Aus diesen Diensten hat sich ein Markt entwickelt, der viele erweiterte Anwendungen hervorgebracht hat, die so zu Beginn gar nicht vorherzusehen waren – es gibt viele Firmen, die sehr innovative Ideen haben.

Die fünf Services von Galileo im Überblick
  • Open Service (Offener Dienst): Galileo-Daten sind frei und kostenlos zu empfangen. Das europäische System ist zivil entwickelt und arbeitet sehr genau und verlässlich. Atomuhren an Bord der Satelliten sorgen für eine einheitliche und äußerst genaue Zeitreferenz.

  • Commercial Service (Kommerzieller Dienst): Dieser kostenpflichtige Service wird etwa für die Flugsicherung genutzt und bietet eine noch größere Genauigkeit bis auf 25 cm. Auch Anwendungen in der Landwirtschaft, Vermessungen oder Flottenmanagement sind damit mit größter Genauigkeit möglich.

  • Safety-of-life (SoL): Hier werden nur die Satelliten einbezogen, die zweifelsfrei funktionieren. Im Falle eines geringsten Zweifels wird das Signal des betroffenen Satelliten markiert und von den Empfängern nicht mehr verwendet.

  • Public Regulated Service (Öffentlicher Dienst): Dieser Bereich ist für institutionelle Anwender wie Behörden, Polizei oder Feuerwehr vorgesehen. Er liefert eine hohe Genauigkeit und Sicherheit und ist darüber hinaus verschlüsselt.

  • Search and Rescue (SAR): SAR ermöglicht eine genaue und zuverlässige Ortung von Notrufsignalen – neuerdings und erstmals auch mit einem Rückkanal vom Boden zum Navigationssatelliten.

„Mit Galileo haben wir nun für alle diese Dienste ein unabhängiges europäisches Navigationssystem.“

Welche Anwendungen sind durch Galileo konkret möglich?

Mit diesen Services wird sehr viel möglich: etwa Flugzeuglandungen mit extrem großer Genauigkeit und Sicherheit, ohne dass dafür eine aufwändige Bodeninfrastruktur erforderlich ist.

Durch die hochgenauen Atomuhren werden Banktransaktionen etwa im Hochfrequenzhandel viel sicherer, weil eine gemeinsame Zeitreferenz besteht. Heute kann es vorkommen, dass eine durchgeführte Transaktion verschiedene Uhrzeiten hat, je nachdem, welche Uhr die Berechnungsgrundlage ist. Haben alle die „Galileo-Zeit“, läuft das synchron.

Auch vom Bereich Search-and Rescue profitieren schon jetzt viele Menschen.

Gerät beispielsweise ein Schiff in Seenot, so kann die Mannschaft einen Notruf über einen Satellitensender absetzen, der auch die Position des Schiffs übermittelt. Der Galileo-Satellit empfängt das Signal und leitet es weiter an die Notrufstelle auf der Erde, die dann sofort reagieren kann.

Wie funktionierte das vor Galileo?

COSPAS-SARSAT, das satellitengestützte Search-and Rescue-System, war bisher auf einigen niedrig fliegenden Satelliten im Einsatz. Man war darauf angewiesen, dass möglichst bald nach dem Absetzen des Notrufsignals auch ein Satellit vorbeikam. Das führte zu einem zeitlichen und räumlichen Problem: Rettungsdienste erfuhren oft erst nach einer Stunde, dass es einen Notfall gab – und sie wussten auch nur, das er sich im Umkreis von einigen Kilometern befand.

Was wird mit Galileo jetzt anders bei Rettungsmissionen?

Galileo-Satelliten sind jederzeit von jedem Punkt der Erde aus sichtbar. Das heißt, wenn Sie einen SAR-Notruf absetzen, kommt er sofort an und übermittelt gleichzeitig die Position, die mit dem Navigationssignal ermittelt wurde. So können Rettungsdienste innerhalb weniger Minuten Suchmannschaften losschicken, die fast auf den Meter genau das richtige Ziel kennen.

Warum gibt es überhaupt ein europäisches Satelliten-Navigationssystem?

Es gab zunächst mit dem amerikanischen Global Positioning System „Navstar GPS“ ein Satelliten-Navigationssystem, das auch in Europa eingesetzt werden kann. Wenn dies aus irgendeinem Grunde nicht mehr funktionieren würde oder der Zugang gesperrt wäre, hätte dies gravierende Folgen für die gesamte Wirtschaft und Infrastruktur – auch in Europa. Viele wissen nicht, dass GPS ein militärisches Projekt ist, das für die zivile Nutzung freigegeben ist.

Die Phase bis zum Erreichen der vollen Einsatzkapazität (FOC – full operational capability) des Galileo-Programms wird von der Europäischen Union finanziert. Die Europäische Kommission und die Europäische Raumfahrtagentur ESA haben eine Übertragungsvereinbarung unterzeichnet, gemäß der die ESA im Auftrag der Kommission als die für die Entwicklung und die Beschaffung verantwortliche Stelle handelt.

Was passiert, wenn Satelliten-Navigationssysteme ausfallen?

Stellen Sie sich das Chaos auf den Straßen vor, wenn alle „Navis“ ausfallen würden. Und denken Sie an die globalen Logistikströme: Wenn die Satellitennavigation wegfiele, würden einfach keine Güter mehr ankommen. Wir müssten uns zurückbesinnen auf ganz alte Methoden – die größtenteils gar nicht mehr zur Verfügung stehen und erst wieder implementiert werden müssten. Auch bei Bankgeschäften käme es zu Schwierigkeiten. Die Folgen wären nicht absehbar, denn aktuell ist Hochfrequenz-Handel der Standard.

Die ersten Ideen zu Galileo gab es bereits Ende der 90er-Jahre. Die Entscheidung der Europäischen Kommission (EC), das Projekt unter EC-Regie und Finanzierung laufen zu lassen, führte zu verschiedenen Ausschreibungen für Satelliten.

Insgesamt baut OHB für Galileo 34 Satelliten. Diese Anzahl beinhaltet auch Reservesatelliten so dass die Konstellation über einen längeren Zeitraum sicher betrieben werden kann.

Wenn beide Systeme, GPS und Galileo gleichzeitig laufen, ergänzen sie sich. Sie werden jeweils noch genauer, weil wir mehr Satelliten haben.

Läuft Galileo schon auf handelsüblichen Smartphones?

In den neuen Mobiltelefonen sind die entsprechenden Chips eingebaut. Alle namhaften Herstellen führen Geräte in ihrem Sortiment, die für Galileo geeignet sind, etwa das iPhone 8 oder Samsung S9. Es ist zu erwarten, dass die Galileo-Funktion dann nach und nach in das gesamte Sortiment der Hersteller einfließen wird. Die Liste der Galileo-kompatiblen Geräte wächst ständig – und das System wird schon sehr bald den kompletten Markt durchziehen.

Wer betreibt die Satelliten für Galileo?

Die Europäische Kommission ist der Eigentümer des Systems, hat aber den Auftrag zur Beschaffung der Satelliten an die europäische Raumfahrtagentur ESA übergeben. Den Auftrag zum Betrieb hat die GSA in Prag. Sie vermarktet das Projekt kommerziell, denn Gerätehersteller sollen beispielsweise überzeugt werden, Galileo zu implementieren. Auch um die Satelliten zu betreiben, gibt es eine große Bodeninfrastruktur.

Was ist die European Space Agency ESA?

Die Europäische Weltraumorganisation ESA koordiniert Europas Aktivitäten im Weltraum. Aktuell gehören der ESA 22 Mitgliedsstaaten an. Gemeinsam können diese Staaten Projekte durchführen, die alleine ihre Möglichkeiten überschreiten würden.

Die Projekte haben unterschiedliche Ziele: die Erforschung der Erde und unseres Sonnensystems. Außerdem werden satellitengestützte Technologien und Dienstleistungen entwickelt und so europäischer High-Tech-Industrien gefördert. Die ESA hat ihren Hauptsitz in Paris. Sie beschäftigt etwa 2300 Wissenschaftler, Ingenieure, IT-Spezialisten und Verwaltungsangestellte aus allen Mitgliedsstaaten.

Was ist die GSA?

Die Agentur für das Europäische globale Navigationssatellitensystem (GNSS) wird auch mit GSA abgekürzt. Ihr Sitz ist in Prag. Ihre Hauptaufgaben: die Sicherheit der Systeme zu prüfen und zu dokumentieren. Außerdem betreibt die GSA die Galileo-Sicherheitsüberwachungszentrale und bereitet diedie kommerzielle Nutzung der Systeme vor.

Sind Satellitendaten sicher?

Die Sicherheit durch Verschlüsselungen bei Satelliten ist sehr hoch. Es wird ein hoher Aufwand betrieben um sicherzustellen, dass die Satelliten immer zur Verfügung stehen und Anwender sich auf die Verfügbarkeit und die Vertrauenswürdigkeit des Signals verlassen können.

Wie verhindert man, dass Satelliten zusammenstoßen?

Die Galileo-Satelliten fliegen auf einem sogenannten Medium Earth Orbit (MEO) auf einer Höhe von etwa 24.000 Kilometern. Dort gibt es keine Atmosphäre mehr, so dass sie nicht abgebremst werden und ewig auf ihrer exakten Bahn weiter kreisen. Außerdem wird dieser spezielle Orbit nur für Galileo verwendet, es befinden sich dort also ausschließlich einige wenige Navigationssatelliten mit Abständen von mehreren tausend Kilometern zueinander. Am Ende ihrer Lebenszeit werden sie dann auf einen sogenannten Friedhofs-Orbit geschickt. Er ist noch ein bisschen höher als der eigentliche Orbit – und dort kreisen sie dann einfach weiter, ohne die operationellen Satelliten zu stören.

Galileo-Broschüre: Das europäische Satellitennavigationssystem

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Ortet der Satellit eigentlich die Nutzer?

Nein, ein normaler Nutzer wird nicht geortet. Wenn also ein Autofahrer auf einer Strecke unterwegs ist und sein Navigationsgerät oder Smartphone dafür verwendet, empfängt das Gerät zwar regelmäßig ein Satellitensignal und kann damit seine genaue Position berechnen. Ähnlich ist es beim Tracking von LKWs oder Ladung: Der Anwender nutzt den Service der Positionsbestimmung und gibt diese Position dann beispielsweise über das Mobilfunknetz weiter. Doch die Satellitennavigation geht nur in eine Richtung. Das bedeutet, ein Navi sendet kein Signal zurück an den Satelliten.

Ausnahme ist der SAR-Service. Dort hat Galileo tatsächlich einen Rückkanal. Für diese Anwendung ist dies lebenswichtig, denn nur mit einem zurückgesendeten Signal kann die Rettungsmannschaft informiert werden – und dann sofort die Suche und Rettung starten.