navigointi | Tiedetuubi

Video: Galileo-satelliittipaikannusjärjestelmä viimeinkin käytössä

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

Jari Mäkinen

16.12.2016

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.

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).

Suosituimmat tänään

Sateenkaaren seitsemän väriä

Kahvikiihdytin-podcast #002

eTuubi

Starshipin kuudes koelento – banaani kertoo, mitä tapahtui

EcoPulse teki temppunsa – hajautettu moottoriratkaisu toimii

Cherbourgin La Cité de la Mer on täynnä sukellusveleitä ja sukeltamista

Tänään aamulla klo 5:08 Suomen aikaa laukaistiin Ranskan Guyanassa sijaitsevasta Kouroun avaruuskeskuksesta avaruuteen kahta uutta Galileo-satelliittipaikannussysteemin satelliittia kuljettanut kantoraketti. Lento sujui hyvin ja Galileo-satelliitit 9 ja 10 ovat nyt hyvin radoillaan 23 500 kilometrin korkeudessa, missä ne ovat avanneet aurinkopaneelinsa ja aloittaneet toimintansa normaalisti.

Avaruudessa on siis nyt jo kolmasosa Galileo-järjestelmän satelliiteista ja kaksi satelliittia lisää on tarkoitus laukaista vielä tämän vuoden aikana. Niiden testaus on saatu päätökseen ja lisäksi seuraavat kaksi satelliittia niiden jälkeen ovat parhaillaan testattavana. Kahden sarjoissa laukaistavat satelliitit testataan huolellisesti ennen lähettämistä avaruuteen.

Satelliitteja tehdään parhaillaan sarjatyönä: ne valmistaa saksalainen OHB Bremenissä ja satelliittien hyötykuorma, tarkat atomikellot sekä radiolähettimet tekee brittiläinen Surrey Satellite Technology Ltd.

Kummankin apuna on suuri määrä alihankkijoita ympäri Euroopan, muun muassa Suomesta. Suomesta Galileo-satelliittien tekniikan, ohjelmistojen ja maa-asemien tekemiseen ovat osallistuneet Space Systems Finland ja RUAG Space Finland (entinen Patrian avaruusliiketoimintayksikkö). Lisäksi Suomesta Geodeettisen laitoksen huipputarkkaa tutkimusvastaanotinta käytetään analysoimaan Galileon lähettämiä signaaleja.

Satelliitit asennettavana raketin nokkaan

Galileo tulee kohta käyttöön

Galileo-järjestelmää testataan parhaillaan ja tulossa olevien laukaisuiden jälkeen sen julkinen käyttäminen voi alkaa jo ensi vuoden lopussa. Sen jälkeen satelliittien määrää vielä lisätään, jolloin järjestelmän tarkkuus ja kattavuus paranee. Täysin valmis se on vuonna 2020

Rakentamista vauhdittaa osaltaan se, että ensi vuonna käyttöön saadaan erityisesti Galileo-satelliittien laukaisuun muokattu Ariane 5 -kantoraketti, joka pystyy viemään kerralla neljä satelliittia avaruuteen.

"Galileo-järjestemän rakennus on täydessä vauhdissa", iloitsi ESAn pääjohtaja Jan Wörner laukaisun jälkeen.

"Kun saamme avaruuteen uusia satelliitteja tasaista tahtia, ja rakennamme samalla järjestelmän vaatimia maa-asemia ympäri maapallon, on Galileo pian todellinen, maailmanlaajuinen paikannusjärjestelmä. Hetki, jolloin Galileo on operationaalisessa käytössä lähestyy – ja se on suuri päivä Euroopalle."

ESA rakentaa järjestelmää yhdessä Euroopan komission kanssa ja sen tarkoituksena on luoda Euroopalle, oma riippumaton kyky satelliittipaikannukseen joka puolella maailmaa. Samalla Galileo on suunniteltu täydentämään olemassa olevia satelliittipaikannusjärjestelmiä.

Alla on video tämänaamuisesta Galileo-satelliittien laukaisusta.

Lue lisää Kaksi uutta Galileo-satelliittia avaruudessa

Jari Mäkinen

Suurin osa maailman satelliittinavigointilaitteista käyttää hyväkseen amerikkalaista GP-systeemiä, eli Global Positioning System -satelliitteja. Niiden lisäksi kuitenkin myös venäläisillä on oma, toiminnassa oleva vastaava paikannusjärjestelmänsä GLONASS, eli ГЛОНАСС. Ymmärrettävästi esimerkiksi Venäjän puolustusvoimat käyttävät omassa hallussaan olevaa satelliittipaikannussysteemiä ulkomaalaisten vastaavien sijaan.

Maata kiertää parhaillaan 21 GLONASS-satelliittia ja kolme varasatelliittia, jotka on sijoitettu kolmelle kiertoradalle 120 asteen välein. Ratojen korkeus on noin 19 100 kilometriä, ratatason kaltevuun päiväntasaajan suhteen 64,8 astetta ja kiertoaika Maan ympäri 11 tuntia ja 15 minuuttia. Periaatteessa joka puolella maailmaa on jatkuvasti näkyvissä vähintään viisi GLONASS-systeemin satelliittia.

GLONASS kärsi kuitenkin tänään ennen näkemättömän häiriön, kun koko systeemi oli poissa käytöstä peräti 11 tunnin ajan. Katko alkoi tänään 2. huhtikuuta klo 1 yöllä Moskovan aikaa ja jatkui lähes puoleenpäivään. Tänä aikana mikään maailmalla olevista GLONASS-laitteista ei toiminut, mutta tätä kirjoitettaessa systeemi on jälleen normaalisti käytössä.

Häiriöstä kertoo GPS World -julkaisu, jonka lähteet sanovat syyn häiriöön olleen satelliitteihin lähetetyissä virheellisissä ratatiedoissa. Kaikki satelliitit ottivat nuo tiedot käyttöön samaan aikaan, eli klo 01 tänään Moskovan aikaa. Satelliitit käyttävät ratatietoja osana signaalia, jota ne lähettävät Maahan, ja näiden tietojen perusteella voidaan laskea tarkasti jokaisen järjestelmän satelliitin paikka tiettyyn aikaan avaruudessa. Vastaanottimet tarvitsevat näitä tietoja paikan määrittämiseen.

Virheen korjaamiseen meni pitkä aika, koska jokaisen järjestelmän satelliitin piti kulkea pohjoisella pallonpuolella (pääasiassa Venäjän alueella) olevien maa-asemien päältä uusien tietojen lataamiseksi.

Myös GPS-vastaanottimet kuten eurooppalaiset Galileo- ja kiinalaiset BeiDou-vastaanottimet toimivat vastaavalla tavalla, ja samanlainen virhe olisi mahdollinen myös niissä. Tapahtuma osoittaa jälleen erinomaisesti, että on hyvä, että maailmassa on useampia paikannussysteemejä; mitä tärkeämpiä tehtäviä suoritetaan satelliittinavigoinnin avulla, sitä tärkeämpää on määrittää sijaintia vähintään kahden järjestelmän avulla samanaikaisesti.

Kuva näyttää GLONASS-satelliittien statuksen ja sen, miten ne kaikki olivat poissa käytöstä tänään.

Uuden eurooppalaisen Galileo-paikannussysteemin neljä ensimmäistä satelliittia laukaistiin avaruuteen vuosina 2001 ja 2012. Tämä oli minimimäärä satelliitteja, mikä vaaditaan paikantamiseen, mutta silti tuolloin Galileo oli vielä pienen askeleen päässä käyttöön ottamisesta.

Noin vuoden kestäneen työn jälkeen Galileon maalaitteistotkin olivat viimein käyttökunnossa, joten maaliskuun 12. päivänä 2013 tehtiin Galileo-systeemin ensimmäinen kunnollinen paikannus. Tämä tapahtui ESAn navigaatiolaboratoriossa ESTECissä, Alankomaissa, ESAn tekniikkakeskuksessa. Siitä tuli historian ensimmäinen paikka, joka tarkka sijainti tiedettiin myös Galileon määrittämänä.

Sen jälkeen systeemiä on testattu intensiivisesti. Nyt mukana työssä oli ESAn paikannusväen lisäksi myös navigoinnista kiinnostuneet tutkimuslaitokset ja teolliset yritykset, jotka ovat tuomassa markkinoille Galileo-paikannuslaitteita.

Niinpä ensimmäiset Galileo-paikantimet ovat nyt jo saatavilla ja ESA juhlistaa tätä antamalla kunniakirjat ensimmäisille, jotka onnistuvat nappaamaan taivaalta signaalin neljästä Galileo-satelliitista ja määrittämään niiden avulla sijaintinsa.

Tarkemmat tiedot vaadittavasta sijainninmäärityksestä ja kunniakirjakampanjasta on ESAn nettisivuilla.

Parempaan käyttöön Galileo tulee myöhemmin tänä vuonna, kun uusia satelliittia laukaistaan avaruuteen. Suunnitelmissa on laukaista kaksi Soyuz ST-B -kantorakettia vuoden toisella puoliskolla Kouroun avaruuskeskuksesta, ja kumpikin laukaisu veisi mukanaan kaksi satelliittia. Näin avaruudessa olisi vuoden lopussa jo kahdeksan satelliittia – näistä kaksi on ensimmäisiä testisatelliitteja ja kuusi jo lopullisia satelliitteja.

Lopulta Galileo-konstellaatioon kuuluu 30 satelliittia, joiden avulla järjestelmä toimii kaikkialla maapallolla. Jos kaikki sujuu hyvin, on Galileo täysin valmis vuonna 2020, mutta se olisi siis käytettävissä jo tästä vuodesta alkaen.

Testilaitteiden lisäksi kaupan hyllyille normaaliin myyntiin tarkoitettuja Galileo-paikannuslaitteita tulee myös markkinoille tästä vuodesta alkaen. Monet eri laitteisiin asennettavat satelliittipaikannuspiirit ovat jo teknisesti valmiita ottamaan vastaan Galileo-signaalia, mutta ne vaativat vielä ohjelmistopäivitykset toimiakseen.

Lue myös hyvä tietopaketti Galileosta!