Evropa se pouští do jednoho z největších technologických programů ve své historii, do budování družicového navigačního systému Galileo. Jde o technologie, o politiku a pochopitelně také o peníze.
Syndrom Evropa
Počátkem 90. let minulého století začala Evropa přemýšlet o vlastním družicovém navigačním systému – aby nebyla závislá na tehdy veřejně zpřístupněném civilním signálu z amerických satelitů GPS, který si začal rychle nacházet cestu do mnoha oblastí lidské činnosti.
Jenomže nápad provázel typický „syndrom Evropa“ – většina důležitých zemí razila své představy o podobě navigačního systému. Když pak přišly teroristické útoky z 11. září 2001 na Spojené státy, požadovaly i USA úplné zastavení prací na vlastním evropském navigačním systému. Tlak byl zdůvodňován tak, že komerční systém znamená konec americké možnosti redukovat přesnost signálu v dobách vojenských operací…
Americké lobbování slavilo úspěch a v lednu 2002 mluvčí programu Galileo označil projekt za „téměř mrtvý“. Jenomže situace se během několika týdnů radikálně změnila: Evropa si uvědomila svoji závislost na Americe a vlastní systém dostal zelenou. Když se pak na konci roku 2002 shromažďovaly finance na nový projekt (v té době už označovaný Galileo) došlo k absurdní situaci, kdy jednotlivé účastnické země přislíbily výrazně větší prostředky než bylo k nastartování systému zapotřebí. Následně se rozběhla složitá jednání o snižování příspěvků, na což nikdo nechtěl přistoupit, protože menší příspěvek rovná se pochopitelně menší vliv na provoz a podobu systému…
Hlavně se zúčastnit
Navigační systém Galileo je společným projektem Evropské komise (EK) a Evropské kosmické agentury (ESA). EK je odpovědná za řešení politických otázek souvisejících se stavbou systému a za požadavky vyplývající z jednání na vysoké úrovni. Komise také zadala vypracování studií o celkové architektuře, ekonomické prospěšnosti a uživatelích systému.
ESA odpovídá za vývoj a zprovoznění družicové části systému a navazujícího pozemního zařízení. Nová technologická řešení zahrnují např. vývoj velice přesných hodin pro palubní aparaturu družic, generátor signálu, zesilovače, antény a převaděče.
Galileo ovšem není jen evropskou záležitostí, postupně se k programu začaly přidávat i další země, které nechtějí být závislé na americkém systému a jež samy nemají na realizaci miliardového projektu prostředky finanční či technické. A tak jako první ke Galileu v září 2003 přistoupila Čína, která slíbila investovat 230 milionů eur! V červenci 2004 se stal dalším neevropským partnerem Izrael. V červnu 2005 se jako další evropský stát zapojila Ukrajina, v září téhož roku pak Indie, v listopadu Maroko a Saúdská Arábie.
Zatím posledním partnerem je z ledna 2006 Jižní Korea. A to ještě na veřejnost pronikají spekulace o zájmu dalších zemí: Argentiny, Austrálie, Brazílie, Chile, Japonska, Kanady, Malajsie, Mexika, Norska, Pákistánu a Ruska.
Peníze až v první řadě…
Na otázku „kolik bude Galileo stát“ v současné době neznáme přesnou odpověď. Podle současných představ má výše investic do systému do začátku operačního provozu činit 3,4 miliard eur (do konce roku 2005 už bylo proinvestováno 1,1 miliard). ESA se přitom má podílet částkou 15 až 20 procent a podíl soukromého sektoru bude představovat 1,5 miliard. eur. Zbytek zajistí EK ze společného rozpočtu Evropské Unie. Na financování systému se tedy bude podílet i Česká republika, nicméně přesné výše podílů jednotlivých států jsou dodnes nedořešeny.
Galileo je každopádně zajímavým projektem i z ekonomického hlediska. Už dnes dosahuje celosvětový trh s družicovou navigací (hardware plus služby) desítek miliard dolarů. A tato částka má s příchodem komerčního (navíc přesnějšího než stávající) systému Galileo výrazně narůst. I pesimistické scénáře hovoří o celosvětovém ročním obratu kolem roku 2015 ve výši 60 miliard eur…
Má to své výhody
Oproti stávajícím americkým či ruským navigačním systémům bude mít náš evropský hned několik výhod. Tou největší má být jeho nezávislá činnost na ryze komerční bázi, nebude tedy fungovat pod diktátem politických či vojenských požadavků. Má především garantovat přesnost a dostupnost.
Další výhodou je výrazně vyšší přesnost než u stávajících systémů. Díky tomu se otevřou zcela nové možnosti použití. Přesnost plus minus deset metrů je dostačující tak ještě pro námořní dopravu, ale nikoliv pro speciální aplikace, které vzniknou právě díky Galileu – například navigace nevidomých osob na ulicích měst.
Systém Galileo bude navíc umístěn na dráze s vyšším sklonem k rovníku, což umožní výrazně lepší pokrytí severních i jižních oblastí Země.
GIOVE: dva průkopníci
První zkušební družice pro systém Galileo pojmenovaná GIOVE-A (Galileo In-Orbit Validation Element, Ověřovací součást systému Galileo – a jinak je to italsky Jupiter, jehož pozorováním se Galileo Galilei, po němž je systém pojmenovaný, zabýval) odstartovala do vesmíru 28. prosince 2005.
Družice GIOVE-A byla postavena britskou firmou Surrey Space Technology Ltd. Má tělo o rozměrech 1,3 x 1,8 x 1,65 m, startovní hmotnost 600 kg a energetickou potřebu 700 W, uspokojovanou dvojicí panelů slunečních baterií (každý o délce 4,54 m). Nejdůležitější součástí GIOVE-A je pochopitelně anténa, vyzařující navigační signál, pokrývající celý viditelný povrch Země pod satelitem. Vysoká kvalita signálu je zajištěna dvojicí atomových hodin se stabilitou 10 nanosekund za den.
Druhý satelit GIOVE-B má odstartovat do vesmíru v průběhu letošního dubna, stejně jako první pomocí ruské rakety Sojuz, z kosmodromu Bajkonur. Výrobcem této družice, s rozměry 0,95 x 0,95 x 2,4 m a startovací hmotností 530 kg, se stala společnost Galileo Industries. Dvě křídla slunečních baterií (každé 4,34 m) dodávají 1100 W energie. Kvalitu vysílaného signálu zajistí nejpřesnější hodiny jaké kdy byly vyslány do vesmíru – vodíkové se stabilitou 1 nanosekunda za den! Záložními pak budou dvoje atomové hodiny se stejnými parametry jako u GIOVE-A.
Až bude dokonáno…
Na experimentální satelity GIOVE-A a –B má před koncem roku 2008 navázat čtveřice operačních satelitů. Jakmile tyto budou odzkoušeny ve vesmíru, mají ruské rakety Sojuz a evropské Ariane-5 co nejrychleji dopravit na oběžnou dráhu dalších 26 operačních družic. Ty se budou pohybovat po kruhové oběžné dráze ve výšce 23 tisíc kilometrů nad rovníkem.
Družice budou rozmístěny na dráze se sklonem 60 stupňů k rovníku. Dráhy budou tři, vzájemně posunuté o 60 stupňů. Je to podobné, jako bychom Zemi opásali trojici obručí se sklonem 60 stupňů k rovníků a každou o 60 stupňů pootočili. Na každé takové „obruči“ se pak bude pohybovat deset družic, devět hlavních a jedna záložní.
Český vklad do Galilea
Česká republika se z podstaty svého členství v EU do projektu Galileo zapojuje rovněž. Nicméně přesná úloha nebo finanční podíl dosud nebyly stanoveny. Faktem ale je, že od 1. října 2005 funguje (jako jeden z prvních v Evropě!) z popudu Ministerstva dopravy při České kosmické kanceláři národní kontaktní bod systému Galileo. Tedy místo, kde se odborná i laická veřejnost může dozvědět více.
Kromě toho se do programu Galileo zapojují i české soukromé firmy. V roce 2005 se konala celoevropská soutěž Galileo Masters, v níž byl oceněn i český projekt „Personal Watcher“ (Osobní dohlížeč), který přišel od Vladimíra Jansy z firmy ICE. Podstatou návrhu je monitorování ohrožených osob (děti, senioři aj.) v terénu. Systém je kromě stanovování polohy těchto osob ještě možné doplnit o monitorování základních životních funkcí, což je služba, kterou jistě ocení zejména osamělí lidé a jejich blízcí.
Firma Telematix Services zas vytváří počítačové programy pro družicovou navigaci automobilů pomocí systému Galileo. Katedra geoinformatiky při Vysoké škole báňské v Ostravě zpracovává projekty týkající se využití družicové navigace pro záchranné operace. Firma Princip vyvinula se státní dotací jednotku pro elektronické mýtné atd.
Pět úkolů pro Galilea
Operační družicový navigační systém Galileo bude nabízet celkem pět služeb lišících se cenou, kvalitou a cílovou skupinou, na kterou budou orientovány. Půjde o tyto služby:
· Open Service, Otevřená služba. Jde o základní signál, který bude k dispozici pro každého. Přijímače budou dosahovat přesnosti určení horizontální polohy s odchylkou pod 4 m a vertikální pod 8 m.
· Commercial Service, Komerční služba. Půjde o kódovaný signál, který bude k dispozici za poplatek a který bude nabízet přesnost určení polohy lepší než jeden metr v horizontálním i vertikálním směru. Ve spojení s pozemními doplňujícími stanicemi může být dokonce dosaženo přesnosti určení polohy plus minus deset centimetrů!
· Public Regulated Service, Veřejná regulovaná služba. Signál s vysokou přesností určený výhradně pro vládami autorizované uživatele (policie, armáda, tajné služby apod.).
· Safety of Life Service, Bezpečnost životně důležitých služeb. Signál, který bude zvyšovat hodnotu základní Otevřené služby tím, že během deseti sekund varuje uživatele v případě, že z nějakého důvodu dojde k nedodržení garantovaných limitů systému (přesnost apod.). Službu využijí především složky záchranných služeb nebo kritické dopravní aplikace (řízení letového provozu, automatické systémy přistávání letadel apod.).
· KOSPAS/SARSAT (Kosmičeskaja SPAsitělnaja Sistěma – Kosmický záchranný systém, Search And Rescue SATellite – Vyhledávací a záchranná družice). Kvalitativní zlepšení signálu určeného pro systém nouzových volání, který od roku 1982 zachránil přes patnáct tisíc lidských životů.
Jak funguje družicová navigace?
Při družicové navigaci je využíván princip multilaterace, známé též jako hyperbolické umisťování. Jde o proces lokalizace objektu změřením přesného času, za jaký signál vyslaný objektem dorazí k nejméně třem přijímačům v různých lokalitách. Je to podobné jako když za bouřky určujeme naši vzdálenost od místa úderu blesku počítáním sekund, za kolik k nám dorazil zvuk hromu. Kdyby takto počítali nejméně tři pozorovatelé s přesně známou polohou v terénu, tak na základě stanovení svých vzdáleností od místa zásahu blesku dokáží určit i jeho polohu.
Družicová navigace přitom funguje v přesně opačném směru: signál je vysílán několika družicemi, přičemž objekt, který potřebuje znát svoji polohu, tento signál zachytává – čím více družic a čím přesnější měření času, tím vyšší přesnost určení polohy v prostoru.
Soudobé navigační systémy
Dnes funguje nad našimi hlavami dvojice navigačních systémů: americký GPS (Global Positioning System, Globální poziční systém) a ruský GLONASS (GLObalnaja Navigacijonnaja Sputnikovaja Sistěma, Globální navigační družicový systém). Oba mají společné to, že jejich provozovateli je armáda a že jejich signály s omezenou přesností jsou volně k dispozici také pro civilní uživatele. Nicméně právě díky tomu, že jde o vojenské systémy, není trvale garantována dostupnost a kvalita služby. Např. Pentagon lokálně snížil přesnost nekódovaného signálu v době zahájení vojenských operací v Iráku.
Technicky jsou přitom GPS i GLONASS velmi podobné Galileu. Americký systém tvoří 27 družic (včetně tří záložních), ruský by se měl skládat ze 24 satelitů (také tři záložní). Vzhledem k dlouhodobému nedostatku finančních prostředků ale GLONASS na počátku roku 2006 tvořilo jen 16 družic.
