Galileo giver baghjul til GPS
Den 28. december 2005 klokken 6.19 blev testsatellitten Giove-A sendt af sted fra den historiske Baikonur-base i Kazakhstan.
Tre timer og fyrre minutter senere fandt testsatellitten sin rette kredsløbsbane om Jorden, og dermed var første skridt taget for EU´s mest visionære investering i infrastruktur nogensinde – Galileo-projektet.
Det er EU og Det Europæiske Rumagentur ESA, der står bag det visionære europæiske satellitprojekt, som man forventer at tage i brug i 2010.
Med en samlet investering på mere end 28 milliarder kroner for 30 satellitter vil Galileo åbne helt nye muligheder for satellitnavigation til civilt brug. Det bliver de eksisterende systemer ganske overlegent.
Ifølge professor i kommunikationsteknologi på Dansk GPS-Center ved Aalborg Universitet, Kai Borre, vil de europæiske Galileo-satellitter sætte helt nye standarder for nøjagtighed ved satellitpositionering.
Det vil give store muligheder for integritet i vores hverdag og skabe en kolossal opblomstring for nye typer software-modtagere til civilt brug.
Afløser forældede satellitter
– Når det om få år bliver muligt at bruge Galileos meget præcise positioneringssignaler overalt på Jorden, bliver det muligt at bestemme en genstands position med helt ned til en meters nøjagtighed.
Med knap tre årtier på bagen er de amerikanske satellitter, der udgør grundlaget for Global Position System, GPS, ved at være forældede – de er ikke længere præcise nok til de avancerede civile formål, vi gerne vil bruge dem til.
Derfor er det afgørende, at Galileos signaler bliver af en langt bedre kvalitet og derved kan bruges til en lang række helt nye formål, fastslår GPS-ekspert Kai Borre, som har fulgt udviklingen inden for satellit-positionering gennem de seneste 30 år.
En afgørende forbedring ved Galileo-satellitterne er en ny og meget præcis signaltype med en teknologi, der helt præcist kan måle afstanden fra satellit til brugerens modtager – også selv om den er i hurtig bevægelse.
Kombineret med bedre solpaneler vil det bevirke meget kraftigere satellitsignaler, som uden problemer vil kunne opfanges inden døre. Sammen med andre teknologier og instrumenter kan det for eksempel bruges til lagerstyring i store produktionsvirksomheder.
– Satellitpositionering via Galileo åbner derfor enorme muligheder, da signalerne kan bruges under langt vanskeligere forhold, end vi har været vant til hidtil. Og netop den meget præcise positionering vil blandt andet også kunne bruges til avanceret navigation af flytrafik, i landbrugets løsdriftsstalde eller til at finde forsvundne mennesker inde i bygninger og ruiner, fortæller Kai Borre om visionerne med Galileo.
Dansk højteknologi
At alt dette kan blive en realitet skyldes den højteknologiske virksomhed Terma, der i mere end tredive år har været leverandør af forskellige komponenter til rumfartsindustrien.
På virksomheden i Lystrup ved Århus er chefingeniør Hans Jensen og hans kolleger nemlig i gang med at udvikle satellitternes mest vitale del – den såkaldte PCDU (Power Conditioning and Distribution Unit).
Den er satellitternes interne kraftværk, og i første omgang skal ingeniørerne udvikle PCDU’er til de første fire europæiske satellitter.
Derudover skal Terma være med til at udvikle det kontrolsystem, teknikerne skal styre satellitterne med samt levere software til det såkaldte “check-out-system”, der skal sikre, at hver eneste satellit fungerer fejlfrit, når den er blevet opsendt.
Strømudfald er fatalt
– Vores erfaringer fra tidligere rumfartsprojekter har været afgørende for, at vi blev valgt til at udvikle de første fire PCDU’er til Galileo-satellitterne. Der er ingen tvivl om, at vores strømstyringsenhed bliver én af satellitternes mest vitale elektroniske og teknologiske enheder, fortæller Hans Jensen.
Han er Termas chefingeniør på Galileo-projektet og ekspert i udvikling af avanceret strømstyring og rumfartsteknologi. Han har tidligere udviklet strømstyringssystemer til både Ørsted-satellitten, Mars Express og Venus Express .
Den PCDU, der udvikles til Galileo, skal fordele strømmen fra tyve særskilte sektioner i satellitternes solpaneler – via 175 udgange – til hele satellittens elektronisk udstyr. Bare et øjebliks strømudfald kan blive fatalt for satellittens funktionalitet, og derfor er det nødvendigt med en ekstremt stabil strømstyring.
For at opnå tilstrækkelig pålidelighed indbygger ingeniørerne i mange tilfælde to identiske elektroniske enheder, som enten kører samtidig eller fungerer som primær og sekundær enhed. Men selve PCDU’en er der kun én af ombord, og derfor er samtlige interne funktioner opbygget af flere enheder i aktiv parallel drift.
Minimale temperaturudsving
Fra solpanelerne fordeles strømmen henholdsvis til satellittens interne 50V strømforsyning samt et 50V stort Lithium Ion-batteri. Batteriet har en altoverskyggende opgave, og det er at holde alle elektroniske enheder med strøm i den halvanden time, hvor satellitten i sin bane befinder sig i jordens skygge.
PCDU’ens avancerede elektronik forsyner de 175 forskellige udgange med spænding til styring af satellittens onboard-computer, kommunikationsudstyr, kommandomodtager og ikke mindst de varmeregulerende termostater, der skal sikre temperaturudsving på under 0,1 grad celsius i satellittens tidsgenerator – uanset om satellitten befinder sig i skygge eller sol.
Terma har derfor også udviklet en avanceret teknologi til termisk varmetransport og varmeregulering inden for rumfart, hvor der er totalt lufttomt.
Det er en meget hemmelig teknologi, der er brugt til både Mars Express, Venus Express og nu også Galileo – og som konkurrenterne står på spring for at kopiere.
– Faktisk har vi ikke søgt patent på teknologien, da rummet simpelthen er det sikreste sted til opbevaring af vores tophemmelige teknologi – langt uden for konkurrenternes rækkevidde, hvor de ikke har en jordisk chance for at få fingre i teknologien, afslører chefingeniør Hans Jensen om Termas udvikling af komponenter til Galileo.
Kun fantasien sætter grænser
Sammenlagt forventes hele Galileo-projektet at skabe op mod tre hundrede tusinde nye job inden for telekommunikation, transport og andre serviceydelser, og sammenlagt vil det generere et helt nyt marked på knap 70 milliarder kroner – om året.
– Det bliver næsten kun fantasien, der sætter grænser for, hvad vi kan forvente af muligheder med Galileo, når det i løbet af en kort årrække bliver en realitet. Vi modtager og analyserer allerede nu testsignalerne fra Giove-A i samarbejde med Stanford-universitetet, fortæller Kai Borre om en fase i det storstilede projekt, der også følges meget nøje af Termas chefingeniør Hans Jensen.
– Vi følger selvfølgelig også testsignalerne med Giove-A samtidig med, at vi udvikler og tester vores teknologier til de næste fire satellitter, der skal opsendes i løbet af 2008. Med tydelige danske fingeraftryk og teknologi fra Terma er der ingen tvivl om, at Galileo for alvor vil positionere Danmark i international rumfart, men det vil også åbne helt nye muligheder for integrering af satellitnavigation og kommunikation i vores hverdag, spår Hans Jensen.
GPS-satellitnavigation
GPS står for “Global Positioning System”. Det består af tre dele: Satellitterne i rummet, et jordbaseret kontrolelement og brugernes modtagere.
Satellitterne kredser omkring Jorden. Kontrolelementet er jordbaserede kontrolstationer, hvorfra man styrer og overvåger satellitterne. Modtagerne er de forskellige former for brugerenheder i for eksempel biler, der modtager positioneringssignalerne fra satellitterne.
For tiden er der to delvist offentlige GPS-systemer – det amerikanske NAVSTAR og det russiske GLONASS.
NAVSTAR står for NAVigation Satellite with Timing And Ranging, og det kontrolleres af det amerikanske forsvar.
Russernes kaldes GLONASS, Global Navigation Satellite System og kontrolleres fra Moskva af blandt andet det russiske militær, det russiske forsvarsministerium og The Coordinational Scientific Information Center (CSIC).
I de fleste vestlige lande er GPS blevet synonymt med det amerikanske NAVSTAR med de mest tilgængelige signaler. GLONASS bruges stort set ikke herhjemme, og ud af de oprindelige 24 satellitter i det russiske system er der nu kun 11 fuldt funktionsdygtige satellitter.
Både det amerikanske og det russiske system sender to typer signaler. Det ene er reserveret til militært brug og meget nøjagtigt. Det andet signal er frit tilgængeligt til civil brug og til gengæld ikke særligt nøjagtigt.
De europæiske Galileo-satellitter bliver udelukkende et civilt system, der skal styres af EU´s politiske apparat, og systemet kommer til at fungere både som et alternativ og et supplement til russernes og amerikanernes nuværende satellit-systemer. Galileo vil ligesom de andre to sende med åbne og lukkede signaltyper, der dog begge bliver mere præcise end Glonass og NAVstar – og dermed åbner der sig helt nye muligheder for civil brug af satellit-positionering i hele verden.
NAVSTAR består af 24 satellitter i seks baner i 20.180 kilometers højde. Omløbstiden om Jorden er 11 timer og 58 minutter. De styres fra fem kontrolstationer over hele kloden.
GLONASS består i princippet også af 24 satellitter, men fordelt på 3 baner. Banen om Jorden er i 19.130 kilometers højde med en omløbstid på 11 timer og 15 minutter.
Galileo
Galileo kommer til at bestå af i alt 30 satellitter fordelt i tre baner. Én satellit i hver bane bliver reservesatellit, og derved vil der være 27 fungerende satellitter.
Galileo-satellitterne placeres i en højde af 23.616 kilometer med en omløbstid om Jorden på 14 timer og fire minutter.
Galileo koordineres af Det Europæiske Rumfartsagentur, ESA, og EU.
Dimensionerne eksklusive solpaneler bliver 2,7 × 1,2 × 1,1 meter, og den samlede vægt bliver 680 kilo.
Galileo er en samlet satsning på 3,8 milliarder euro (cirka 28 milliarder kroner), og det anslås, at systemet vil blive brugt af mere end 3,6 milliarder mennesker inden år 2020.
Galileo vil skabe grundlag for op til 300.000 arbejdspladser samt et marked til en værdi af omkring 250 milliarder euro (cirka 1.897 milliarder kroner).
Om Galilei Galileo
Det er ikke en tilfældighed, at den italienske videnskabsmand, fysiker, astronom og filosof Galilei Galileo (1564-1642) har lagt navn til det fælles europæiske satellitsystem, da han stod bag nogle af historiens mest afgørende landvindinger inden for fysik og astronomi. Galileo var professor i matematik blandt andet ved universitetet i Pisa
Ud fra beskrivelser af en kikkert – en ny hollandsk opfindelse – byggede han selv én af slagsen, som han rettede mod nattehimlen. Dér så han et ufatteligt antal stjerner, bjerge på månen og opdagede, at planeten Jupiter faktisk havde fire måner.
Han beskrev det i et lille skrift, Sidereus Nuncius, (Sendebud fra Stjernerne) hvor han blandt andet understøttede Nicolaus Kopernicus´ (1473-1543) fysiske verdensbillede med solen i centrum – det heliocentriske verdensbillede.
Men dét verdensbillede stemte ikke overens med den katolske kirkes opfattelse, hvorfor Galileo faldt i unåde og forblev der indtil sin død i 1642. Galileo blev ”benådet” af Pave Johannes Paul d. II i 1992.
