Galileo

Galileo: Das europäische Navi­gations­system

Das euro­päi­sche Groß­pro­jekt Galileo ist eines der welt­weiten Navigations­satelliten­systeme und bietet eine Alter­native zum vorherr­schenden GPS. Durch tech­nische und finan­zielle Schwie­rig­keiten verzö­gerte sich der Start von Galileo jedoch zunächst.
Von Arne Düsterhöft / Christian Bekker /

Der Navigations-Nachzügler Galileo Der Navigations-Nachzügler Galileo
Bild: teltarif.de
GPS hält welt­weit die Vormacht­stellung für die Navi­gation im Auto und mit dem Smart­phone. Seit geraumer Zeit befindet sich indes das euro­päi­sche Galileo als Pendant zum US-ameri­kani­schen, mili­tärisch kontrol­lierten GPS im Aufbau. Das Projekt der EU wird auch von diversen Staaten außer­halb der Union unter­stützt. Nach einigen Pannen und Verzö­gerungen in der Test- und Errich­tungs­phase geht es mitt­ler­weile stetig voran - wir zeichnen die Entwick­lung nach, erläu­tern tech­nische Details zur Technik und beschreiben die geplanten Einsatz­mög­lich­keiten.

Kost­spie­lige und zeit­auf­wen­dige Entwick­lung

Allein bis 2013 wurden für die Entwick­lung und den System­aufbau der Infra­struktur von Galileo über fünf Milli­arden Euro benö­tigt. Ursprüng­lich sollte das System schon 2008 an den Start gehen. Zuletzt hatte die EU für den weiteren notwen­digen Ausbau sowie den laufenden Betrieb bis 2020 zusätz­liche sieben Milli­arden Euro vorge­sehen.

Es ist jedoch zu vermuten, dass es aufgrund tech­nischer Rück­schläge nicht bei diesen Ausgaben bleibt. Galileo ist somit das finan­ziell inten­sivste Groß­pro­jekt der EU und wird haupt­säch­lich von der Euro­päi­schen Kommis­sion und der Euro­päi­schen Weltraum­organisation (European Space Agency, ESA) getragen. Die ESA ist in Koope­ration mit privaten Unter­nehmen und zahl­rei­chen euro­päi­schen Forschungs­zen­tren für die Reali­sie­rung verant­wort­lich. So ist zum Beispiel auch das Deut­sche Zentrum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) maßgeb­lich an der Entwick­lung und dem Betrieb des Galileo-Systems betei­ligt.

Ein schwie­riger Start für die Satel­liten

Galileo-Satelliten im Weltall und ihre Umlaufbahnen Galileo-Satelliten im Weltall und ihre Umlaufbahnen
Bild: ESA
Das Galileo-Satelliten­netzwerk sollte bis zum Jahr 2020 aus 30 Satel­liten in einer Erdum­lauf­bahn von mehr als 23 000 Kilo­metern bestehen, 27 Satel­liten sind für den regu­lären Betrieb und drei Zusatz­satelliten für even­tuelle Ausfälle geplant. Ein erster Teil­betrieb benö­tigte 16 bis 18 funk­tions­fähige Satel­liten. Im November 2016 star­teten die Satel­liten 15 bis 18 erfolg­reich in den Orbit und seit Dezember 2016 sind die ersten Galileo-Dienste verfügbar. Momentan sind dennoch gerade einmal 22 von 28 Satel­liten, welche sich im All befinden, einsatz­bereit. Damit findet eine lange Historie von Verzö­gerungen und Schwie­rig­keiten erst­malig ihr Ende, denn in der Vergan­gen­heit gab es auch bereits einige Pannen. Im August 2014 gerieten durch einen tech­nischen Defekt zwei Satel­liten in eine falsche Umlauf­bahn und mussten nach­träg­lich mit viel Aufwand und Treib­stoff in den vorge­sehenen Orbit manö­vriert werden. Der erste Test­satellit GIOVE-A1 wurde hingegen 2012 plan­mäßig außer Betrieb genommen.

Galileo: Störungs­resis­tenz durch Nutzung mehrerer Frequenzen

Das Signal der Galileo-Satel­liten wird über drei Frequenzen im Spek­trum zwischen 1176 MHz und 1575 MHz gesendet. Dies führt einer­seits zu einer genaueren Orts­bestim­mung, die zwischen vier und acht Metern liegt - im Gegen­satz zu einer Genau­igkeit von 10 bis 15 Meter bei der Nutzung von nur einer Frequenz.

Ande­rer­seits sind Zwei-Frequenz-Empfänger resis­tenter gegen­über Inter­ferenzen, wobei auch hier eine mutwil­lige Störung des Signals nicht ausge­schlossen werden kann. Nach anfäng­lichen Meinungs­ver­schie­den­heiten verein­barten die Euro­päi­sche Union und die USA in einem Abkommen zukünftig für Galileo und GPS zwei von insge­samt drei Frequenz­bän­dern gemeinsam zu nutzen - dadurch soll für beide Navi­gati­ons­sys­teme eine verbes­serte Ortung möglich sein.

Große Ziele: Viel­fäl­tige Anwen­dungs­bereiche und Funk­tionen

GPS versus Galileo So funktionieren GPS und Galileo
Foto: AFP
Die geplanten Einsatz­gebiete für Galileo lassen sich grob in vier Bereiche glie­dern. Haupt­bestand­teil bildet ein kosten­loser, unver­schlüs­selter Dienst (Open Service, OS), der gene­rell jedem offen steht, sei es für Navi­gati­ons­geräte in Autos oder die Orien­tie­rung mit dem Smart­phone. Zusätz­lich wird ein kosten­pflich­tiges, verschlüs­seltes Pendant ange­boten (Commer­cial Service, CS), welches eine Genau­igkeit von unter einem Meter bieten soll. Die Grund­ver­schlüs­selung verspricht zudem eine höhere Wider­stands­fähig­keit gegen Stör­ver­suche. Der Dienst könnte beispiels­weise in der Land­wirt­schaft Anwen­dung finden oder für die Navi­gation fahrer­loser Autos von Bedeu­tung sein. Durch den Commer­cial Service wird ange­strebt, lang­fristig den Betrieb von Galileo zumin­dest teil­weise gegenzu­finanzieren.

Auf einer geson­derten Frequenz wird ein ähnli­cher Dienst als Public Regu­lated Service (PRG) ange­boten, der ausschließ­lich staat­lichen Sicherheits­kräften wie Polizei und Zoll, aber auch dem Geheim­dienst und dem Militär zur Verfü­gung steht. Dass Galileo nicht nur im zivilen Bereich Anwen­dung finden soll, sondern zukünftig auch für Opera­tionen im Rahmen der Euro­päi­schen Sicher­heits- und Verteidigungs­politik (ESVP) bereit­steht, beschloss das EU-Parla­ment im Juli 2008.

Die vierte Aufgabe von Galileo wird auch als Search And Rescue (SAR) bezeichnet und erlaubt Such- und Rettungs­diensten die welt­weite Ortung von Notsi­gnalen zum Beispiel von Schiffen oder Flug­zeugen. Einzig­artig am Galileo-System ist, dass bei diesem Notsi­gnal eine Zwei-Wege-Kommu­nika­tion möglich ist. Zusammen mit dem Empfang eines Notrufs und der über­mit­telten Posi­tion ist es Rettungs­stellen möglich, eine Antwort an die Unglücks­stelle zu senden.

Smart­phones mit Galileo-Empfang

Offi­zieller Start von Galileo-Diensten im Dezember 2016

Zum offi­ziellen Start von Galileo am 15. Dezember 2016 waren erste Dienste für Privat­nutzer, Firmen und Behörden verfügbar. Zuvor wurde bereits das BQ Aquaris X5 Plus als erstes euro­päi­sches Smart­phone vorge­stellt, das den Empfang von Galileo-Signalen unter­stützte. Weitere Galileo-kompa­tible Smart­phones waren beispiels­weise das Huawei Mate 9 und Mate 9 Pro.

Durch ein entspre­chendes Firm­ware-Update sollen laut Chip­her­steller Qual­comm zukünftig alle wich­tigen neueren Modelle mit verbauter Snap­dragon-CPU auch Galileo-Signale empfangen können.

Unab­hän­gige Infra­struktur für Europa ange­strebt

Der Navigations-Nachzügler Galileo Der Navigations-Nachzügler Galileo
Bild: teltarif.de
Der erfolg­reiche Satel­liten­start im November 2016 sowie die offi­zielle Inbetrieb­nahme des Satelliten­navigations­systems im Dezember 2016 lassen vermuten, dass es für Galileo bergauf geht. Es bleibt zu hoffen, dass damit die lang­wie­rigen Verzö­ge­rungen der Planungs­phase über­wunden sind und die weit­rei­chenden Kinder­krank­heiten der ersten Satelliten­starts kuriert wurden, damit das Groß­pro­jekt trotz des milli­arden­schweren Finan­zie­rungs­auf­wands doch noch ein Erfolg werden kann. Am 12. Dezember 2017 star­teten erneut vier Satel­liten, die nach einer sechs­mona­tigen Inbe­trieb­nahme in das Navi­gati­ons­system inte­griert wurden. Mit dem Start von zwei Satel­liten am 5. Dezember 2021 umfasst die Galileo-Flotte inzwi­schen 28 der vorge­sehenen 30 Satel­liten. Bis Ende 2022 sollen alle 30 Satel­liten in ihre Umlauf­bahn gebracht werden.

Auch die Entstehungs­geschichte des GPS-Systems war nicht ohne Rück­schläge, doch muss sich Galileo aufgrund der Organisations­struktur gegen­über der breiten Öffent­lich­keit behaupten. So ist als wich­tigstes Infra­struktur­projekt der EU-Kommis­sion auch die zivile Aufsicht über das euro­päi­sche GNSS ein Allein­stel­lungs­merkmal von Galileo im Gegen­satz zum US-System GPS und den russi­schen und chine­sischen Alter­nativen Glonass und Beidou, die sämt­lich mili­tärisch kontrol­liert werden.