A Galileo navigációs rendszer földi szegmense
(Rovat: Galileo, Navigáció és térképészet - 2018.04.14 07:15.)

A Galileo kezdeti szolgáltatása immáron 15 hónapja üzemel, mely idő alatt a jelek továbbítása sikeresen és rutinszerűen működött a felhasználók felé az egész Földön.

A zavartalan működésért azonban egy olyan komplex földi követállomás-rendszer felelős, ami nélkül a Galileo jelenlegi formájában nem működhetne. A Galileo földi szegmensének létrehozása az ESA legösszetettebb fejlesztései közé sorolható, hiszen amellett, hogy a földi állomáshálózatnak folyamatosan és magas színvonalon kell működnie, még külön figyelmet kellett fordítani a szigorú biztonsági szint elérésére is.

A Galileo rendszert támogató globális állomáshálózat tagjai a Föld különböző pontjain. (Kép: ESA)

Ha a Galileóra mint egy komplex navigációs rendszerre tekintünk, akkor a jelenleg Föld körüli pályán keringő konstelláció csupán a jéghegy csúcsa a rendszer egészét tekintve. Ennek oka, hogy a műholdak megépítésével, tesztelésével és indításával egy időben kiépültek azok a földi állomások is, amelyek a műholdak üzembe helyezésétől kezdve folyamatosan azon dolgoznak, hogy a Galileo által garantált pontosság, biztonság és magas rendelkezésre állás az év teljes egészében töretlen legyen. Ezek a navigációs rendszer támogatásáért felelős állomások olyan távoli helyeken is felépültek, mint az északi sarkvidéken található Svalbard, vagy a Csendes-óceán déli részén lévő Új-Kaledónia, de még az Antarktisz belsején is üzemel állomás.

Az állomáshálózat kiépítését követően a fejlesztések nem álltak meg, hiszen például két, a rendszer központi magjaként is tekinthető vezérlőközpont (GCC, Galileo Control Centres) irányítási szoftverét is felfrissítették. Az egyik ilyen központ az olaszországi Fucinóban található. Itt éjjel-nappal folyamatosan dolgozzák fel a állomáshálózatról beérkező adatokat, amelyekből később a pályakorrekciókhoz elengedhetetlen navigációs üzeneteket állítják elő. A másik kulcsfontosságú központ a Németországban lévő Oberpfaffenhofenben működik. Ennek a fő feladata a Galileo konstelláció folyamatos ellenőrzése és a szükséges módosítások elvégzése. Annak érdekében, hogy a feldolgozás és irányítás minél hatékonyabban működjön, a két központ 2017 júniusától megosztja egymással a kapott és feldolgozott adatokat.

A vezérlőközpontok által kiszámított pályamódosításokra több ok miatt is szükség van. Egyrészről a Föld (különösen az Egyenlítőnél), a Nap és a Hold gravitációs vonzása miatt, másrészről – ugyan kisebb mértékben, de – a Nap által kibocsátott sugárzás is hatást gyakorol a műholdak pályájára. A földi állomások szerencsére könnyen és jól automatizálva tudják a szükséges módosításokat elvégezni. Ezen kívül fontos megemlíteni azon szenzor állomásokat (Sensor stations), amelyeknek a feladata a műholdak által kibocsátott jelek pontosságának és minőségének az ellenőrzése. Ezek a folyamatos mérések biztonságos kommunikációs csatornákon végül a már említett Fucinóban kerülnek feldolgozásra. Itt történik ugyanis azoknak a korrekcióknak az előállítása, amik a 3 m átmérőjű antennák (Uplink stations) segítségével 50 perces időfelbontásban a műholdak navigációs üzeneteinek közvetítésével a felhasználók felé kerülnek továbbításra.

Új-Kaledóniában (Nouméa) található az egyik 50 cm magasságú szenzor állomás (az előtérben) és a Föld–műhold irányú összeköttetést biztosító állomás (a 3 m-es antenna a háttérben). (Kép: ESA / Fermin Alvarez Lopez)

A Galileo földi szegmensének ugyancsak fontos részét képezi a telemetriai, követő és irányító állomások (TT&C, Telemetry, Tracking and Command stations) sorozata. Jelentőségüket az adja, hogy a 13 m átmérőjű antennájuk segítségével valós időben tudják a Galileo műholdak monitorozni és a pályájukat követni. A már meglévő négy TT&C állomás mellett az elmúlt évben egy új állomást is üzembe helyeztek, a Tahitin található Papeete-ben.

Telemetriai, követő és irányító állomás Tahitin. (Kép: ESA)

Végezetül érdemes még megemlíteni az egyenként négy antennából álló felhasználói központokat (Medium-Earth Orbit Local User Terminals), amelyek a Galileo egyik újdonságát képző keresés és mentés (Search and Rescue) szolgáltatását biztosítják. Ezek az állomások egy háromszöget alkotva helyezkednek el Európa „végein”, a Kanári-szigeteken, a Norvégiához tartozó Spitzbergákon és Cipruson. Irányításukat központilag a franciaországi Toulouse-ból végzik. A Galileo része a nemzetközi KOSZPASZ-SARSAT műholdas keresési és mentési szolgálat közepes magasságú pályákon telepített alrendszerének.

A Galileo műholdrendszer keresési és mentési feladatait segítő egyik állomás négy antennája a Spanyolországhoz tartozó Kanári-szigeteken (Maspalomas, Gran Canaria). (Kép: ESA / Fermin Alvarez Lopez)

A tavalyi évben a földi állomáshálózat formális irányítást az ESA átadta társszervezetének, az Európai GNSS Ügynökségnek (GSA). Ugyanakkor az ESA ígérete szerint továbbra is nagy szerepet fog vállalni a Galileo földi szegmensének karbantartásában és fejlesztésében.

(Együttműködő partnerünk: Galileo blog, BFKH FTFF Kozmikus Geodéziai Obszervatórium)