Spitzen-Technologie, die zum Nachfragen einlädt!

: © EADS Astrium

Das Galileo-Navigationssystem wird aus insgesamt 30 Satelliten und der dazugehörigen Bodeninfrastruktur bestehen. 27 Satelliten werden für den Betrieb notwendig sein, während drei weitere als Reserve zur Verfügung stehen. Die Satelliten umrunden die Erde in drei verschiedenen Bahnebenen in etwa 23.300 km Höhe. Die Satelliten übermitteln ihre Zeitsignale sowie ihre Orbitpositionen zu den Empfängern, die aus der Laufzeit der Signale die Entfernung zum Satelliten und damit letztlich ihre Position auf der Erde ableiten. Zur genauen Positionsbestimmung benötigt der Empfänger die Signale von mindestens vier Satelliten. Um eine weltweit genaue Positionsbestimmung bis auf einen Meter genau sicherzustellen, ist Technologie gefragt, wie sie vorher im All noch nicht existiert hat. Die IOV Phase (In-Orbit Validation) ist ein entscheidender Meilenstein zum Aufbau des Systems. Mit ihr werden die Grundbausteine für Galileo gelegt. Giove-B ist das Bindeglied zur IOV und leistet als Testsatellit Pionierarbeit im All.

: An Bord von Giove-B befindet sich hochkarätige Technologie. So kommt erstmals neben herkömmlichen Rubidium-Uhren ein so genannte Wasserstoff-Maser (S-PHM Space Passive Hydrogen Maser) zum Einsatz. Diese Atomuhren wird die genauesten sein, die jemals im All eingesetzt wurden und sind der Schlüssel zur höheren Genauigkeit, die das europäische Navigationssystem im Vergleich zum amerikanischen GPS bieten wird. „An Bord ist Spitzentechnologie, wie sie auch im eigentlichen System eingesetzt werden wird“, so Dr. Oliver Juckenhöfel, Leiter Zukunftsprogramme. „Damit wird Galileo konkret, und die darauf basierenden Geräte, Anwendungen und Dienste sind frühzeitig planbar.“

Der Wasserstoff-Maser: © EADS Astrium / Raoul Kieffer

Atomuhren für Jedermann verständlich zu erklären ist mindestens genauso schwierig wie sie überhaupt in ihrer Funktionalität zu verstehen. Seit tausenden von Jahren nutzt der Mensch Naturkonstanten, um sein Leben zeitlich zu strukturieren. Anfangs stand die Suche nach den besten Tagen für Aussaat und Ernte im Fokus – später die Neugierde nach dem Wissen der Welt. Schnell wurden die Naturkonstanten, nach denen der Mensch die Zeit bestimmte, kleiner. Mit seiner Entwicklung einer Uhr für maritime Anwendungen schuf John Harrison, bereits im Jahr 1736 die Grundlage für das auch noch heute gültige Navigationsprinzip. Mit Messungen seiner „H1“ und ihrer späteren Nachfolgermodelle gelang es schon früh zusätzlich zu der über Sternenkarten ermittelten Nord-Süd Position auch die Ost-West Position von Schiffen auf ihren Reisen zu ermitteln. Seitdem ist die Genauigkeit von Uhren auch ein Maß für die Positionsbestimmung, nicht nur auf Schiffen. Später wurde das Atom und seine Eigenschaften in verschiedenen Zuständen als Konstante zur Messung zeitlicher Abläufe entdeckt. Mitte des 20. Jahrhunderts wurde in diesem Zusammenhang eine Wasserstoffatomuhr entwickelt, die sogar tausendmal genauer die Zeit misst als die präzisteste Atomuhr der Welt. Ein sogenannter Wasserstoff-Maser wird auch bei Galileo Verwendung finden. Dieser Maser geht theoretische in einer Million Jahren nur eine Sekunde falsch.

Diese Atomuhren sind ideale Begleiter für Navigationssatelliten, um bestmögliche Positionierungsgenauigkeit sicherzustellen. Autofahrer, die sich bisher mit GPS führen ließen, dürfen sich auf noch größere Zuverlässigkeit ihrer Navigationssysteme freuen: Je exakter Satelliten und Bodenstationen zeitlich aufeinander abgestimmt sind, desto präziser gelingen Karten und Abbiege-Kommando. Schon eine Abweichung im Himmel von nur einer ms - also einer tausendstel Sekunde – führt auf Erden zu einem Fehler von 300 Metern.

Sicherung der Galileo Signale: © ESA / Image P. Carril

Mit Galileo wird Europa zum ersten Mal Satelliten in einen mittleren Erdorbit schießen – dem sogenannten Medium Earth Orbit (MEO). Dieser Orbit ist zwar besonders stabil – der Nachteil ist aber die höhere Strahlenbelastung als in einem traditionellen geostationären Orbit. Zur Bestimmung dieser Belastung wird Giove-B auch Geräte zur Strahlenmessung mitführen. Das Herzstück der Navigationsnutzlast von Giove-B und den nachfolgenden Galileo-Satelliten ist ein Signalgenerator (NSGU), mit dem die Navigationssignale erzeugt werden, um die reservierten Übertragungsfrequenzen zu belegen und zu nutzen – die Hauptaufgabe der Satelliten. Auch nach Ende der Nutzungsdauer des 2005 gestarteten Giove-A als reinem Frequenzhalter ist damit ein lückenloses Signal bis hin zur Phase der In-Orbit Validation vorhanden. Galileo wird die Frequenzbänder L1, E5 und E6 nutzen. Giove-B wird schon heute die tatsächlich auch für das Gesamtsystem geltenden Signale in vollem Maße umsetzen. Insbesondere die erst im vergangenen Jahr zwischen den USA und der Europäischen Union fest vereinbarte MBOC Kodierung wird bereits heute von Giove-B umgesetzt. Die MBOC Kodierung gilt gemeinhin als die Grundlage für die Interoperabilität und Kompatibilität des Galileo Systems mit der kommenden Generation von GPS Satelliten.

Document Actions

Spitzen-Technologie, die zum Nachfragen einlädt!