Galileo: el sistema europeo de navegación por satélite

Carlos Duarte Muñoz

Fecha: 2016-08-01


Galileo es un sistema de navegación global por satélite (GNSS) que actualmente construye la Unión Europea (UE) a través de la Agencia Espacial Europea (ESA). El proyecto se llama así en honor al astrónomo italiano Galileo Galilei.

 

Como todos los sistemas GNSS, el Galileo funciona bajo el principio de trilateración, el cual se basa en el conocimiento las posiciones de al menos cuatro satélites y sus distancias al receptor. Las distancias a los satélites se estiman a partir de tiempo que tardan las señales en llegar al receptor, suponiendo que se desplazan a la velocidad de la luz y las posiciones de los satélites se reciben en un mensaje de navegación.

 

El desarrollo del sistema Galileo se debe al interés de las naciones europeas de contar con un sistema de navegación independiente de los sistemas de posicionamiento y navegación por satélite en operación actual como el GPS de Estados Unidos y el GLONASS de Rusia, ya que éstos podrían ser desactivados en tiempos de conflictos militares.

 

El sistema está destinado principalmente para uso civil, a diferencia de la orientación más militar de los sistemas de Estados Unidos y Rusia.  Los Estados Unidos se reservan el derecho de limitar la intensidad de la señal o la precisión del GPS, o  de apagar el acceso público al GPS completamente, de modo que sólo los militares de Estados Unidos y sus aliados puedan utilizar el sistema en caso de conflicto. El sistema europeo sólo estará sujeto a fines militares en circunstancias extremas y estará disponible en su precisión completa tanto para los usuarios civiles y militares.

 

Descripción del sistema Galileo

 

Segmento espacial

 

Una vez completo, el Galileo constará de 30 satélites (27 en operación y 3 repuestos). Cada satélite contará con una carga útil de posicionamiento y un transpondedor de comunicaciones para operaciones de Búsqueda y Rescate. Los satélites estarán situados en órbitas inclinadas alrededor de 3 planos orbitales con una inclinación de 56° respecto al ecuador y orbitarán a una altitud de 23,222 kilómetros, con un período orbital de 14 horas 4 minutos.

 

Los satélites tienen una masa de 675 Kg y una vida útil mayor de 12 años. Sus dimensiones son 2.7 m × 1.2 m × 1.1 m durante el lanzamiento y una vez desplegados los paneles solares alcanzan una envergadura de 18.7 m. Los páneles solares proporcionan una potencia de 1.5 kW.

 

El sistema funcionará en las bandas L1, E5 , E6 y, al igual que el GPS, utiliza técnicas de CDMA para diferenciar las señales de cada satélite.

Airbus Defence and Space es la principal empresa fabricante de los satélites Galileo existentes. La firma alemana OHB y la empresa Surrey Satellite Technology fabricarán futuros satélites Galileo. Además, para las pruebas, lanzamiento y otros servicios, las empresas Thales Alenia Space, Arianespace, Spaceopal e Inmarsat se han unido al proyecto Galileo.

 

Segmento terrestre

 

Cuando entre en funcionamiento, el sistema Galileo contará con dos centros de control: Uno cerca de Munich, Alemania y otro en Fucino, Italia. Adicionalemente, el sistema contará con la siguiente infraestructura terrestre:

 

30 a 40 estaciones de sensores

5 estaciones de inyección de datos de misión

5 estaciones de telemetría, rastreo y mando (TT&C)

4 instalaciones de servicio

            Centro de servicio Galileo

            Centro de referencia

            Proveedor de datos de Búsqueda y Rescate

            Centro de monitoreo de seguridad.

 

Precisión

 

Galileo está diseñado para proporcionar mediciones de posición horizontal y vertical con una precisión de 1 metro en latitudes altas. Esto lo hace ser uno de los mejores sistemas de posicionamiento hasta la fecha.

 

Funcionalidad adicional

 

Como una característica adicional, Galileo proporcionará una función de Búsqueda y Rescate a nivel global. Los satélites de Galileo estarán equipados con un transpondedor para retransmitir señales de socorro de los usuarios a un Centro de Coordinación de Rescate para iniciar operaciones de rescate. Al mismo tiempo, el sistema indicará a los usuarios cuando haya detectado su situación y que la ayuda está en camino. Esta última característica es nueva y se considera una importante actualización en comparación con los sistemas GPS y GLONASS, que no interaccionan con el usuario.

 

Participación internacional

 

En septiembre de 2003, China se unió al proyecto Galileo e invirtió 230 millones de euros en el proyecto. Sin embargo, en noviembre de 2006, China decidió desarrollar su propio sistema independiente, el BeiDou, lo que ocasionó que la Unión Europea le retirara a China la invitación para participar en el proyecto sin regresarle la inversión.

 

En julio de 2004, Israel firmó un acuerdo con la UE para convertirse en un socio de la

proyecto Galileo.

 

El 3 de junio de 2005, la UE y Ucrania firmaron un acuerdo para la adhesión de Ucrania al proyecto. A partir de noviembre de 2005, Marruecos también se unió al programa.

 

El 12 de enero de 2006, Corea del Sur se unió al programa.

 

El 3 de abril de 2009, Noruega también se unió al programa con 68.9 millones de euros, con el objeto de que sus empresas pudieran participar en el proyecto. Aunque Noruega no es miembro de la Unión Europea, es miembro de la ESA.

 

Con la reciente salida de Gran Bretaña de la UE, no está claro si ese país seguirá siendo socio del sistema Galileo.

 

Servicios

 

El sistema Galileo tendrá cinco servicios principales:

 

1. Acceso abierto (Galileo Open Service OS)

 

Los servicios de baja precisión del Galileo serán gratuitos y estarán abiertos a todo el mundo.  Estos servicios son:  tiempo y posicionamiento de precisión de 1 metro.

 

Galileo Open Service (OS) resulta de una combinación de señales abiertas, libres de cargos a los usuarios, y proporciona servicios de posición y tiempo con una exactitud que compite con otros sistemas GNSS.

 

 

2. Navegación Comercial (Galileo Commercial Service CS)

 

Este es un servicio de alta precisión que utiliza una señal codificada para dar servicios comerciales a personas y organizaciones. La señal estará protegida de ataques y está diseñada principalmente para ser usada por las fuerzas armadas, protección civil y de seguridad.

 

Estos servicios tendrán un costo y su precisión será de un centímetro.

 

El Servicio de Navegación Comercial (CS) proporciona acceso a dos señales adicionales codificadas que permitirán un mayor rapidez en la adquisición de datos y mejorarán la precisión.  Se prevé que la calidad del servicio estará garantizada. El servicio comercial permite el desarrollo de aplicaciones para el uso profesional o comercial debido a un mejor desempeño y datos con un valor añadido superior a la obtenida a través del servicio abierto.

 

3. Seguridad de la navegación (Galileo Safety of Life SoL)

 

Este será también un servicio abierto para aplicaciones donde es esencial contar con una precisión garantizada como la aviación y la navegación marítima. El servicio consiste en la emisión de alertas al usuario cuando el servicio no cumpla con ciertos márgenes de exactitud (integridad). Se prevé que una garantía de servicio será proporcionado para este servicio. Este servicio estará disponible para aplicaciones en donde la seguridad es crítica tales como circulación de los trenes, navegación y aviación;

 

4. Servicio Público Regulado  (Galileo Public Regulated Service PRS)

 

Proporcionará servicios de posicionamiento y tiempo a usuarios que requieren una elevada continuidad del servicio, con acceso controlado. El servicio proporcionará dos señales de navegación independientes encriptadas para mejorar el cálculo de la distancia a los satélites: Este servicio estará restringido a usuarios autorizados por los gobiernos, para las aplicaciones sensibles que requieren una gran continuidad de servicio tales como la energía, las telecomunicaciones y las finanzas.

 

5. Búsqueda y rescate (Galileo Search and Rescue SAR)

 

El sistema recibirá la ubicación del usuario para darle apoyo en caso de una emergencia. El sistema tendrá la opción de confirmar al usuario que la ayuda está en camino.

Este sistema representa la contribución de Europa al esfuerzo de cooperación internacional COSPAS-SARSAT en actividades humanitarias de búsqueda y salvamento. Galileo jugará una papel importante en el mejoramiento del sistema de búsqueda y salvamento terrestre de órbita media (MEOSAR). Los satélites Galileo serán capaces de captar señales de emergencia enviadas por barcos, aviones o personas y reenviar estos mensajes a centros nacionales de rescate. A partir de esto, los centros de rescate conocerán  la ubicación precisa del sitio de la emergencia. Al menos un satélite Galileo estará a la vista de cualquier punto de la superficie de la tierra, lo que posibilitará las alertas en tiempo real.

 

Comparación con otros sistemas GNSS

 

GPS

GLONASS

GALILEO

Número de satélites

32

31

30

Planos orbitales

6 espaciados 600

3 espaciados 1200

3 espaciados 1200

Inclinación del plano orbital

550 sobre el ecuador

64.80 sobre el ecuador

560 sobre el ecuador

Altura sobre la tierra

20,200 Km

19,100 Km

23,222 Km

Frecuencias portadoras

L1: 1575.42 MHz

L2: 1227.60 MHz

L5: 1176.45 MHz

L1: f1=(1.602 +9k/16) GHz

L1: f2=(1.246 +/k/16) GHz

donde k= 0, 1, 2, ...23 es el número del satélite

L1: 1575.42 MHz

E5a: 1176.45 MHz

E5b: 1207.14 MHz

E6: 1278.75 MHz

E5ab: 1191.795 MHz

Códigos Pseudoaleatorios (PRN)

Distintos para cada satélite

Código (C/A) en L1 y Código P en L1 y L2

El mismo para todos los satélites.

Código C/A en L1 y Código P en L1 y L2

Distintos para cada satélite

Frecuencia de los códigos

Código C/A:

1.023 Mcps

Código P:

10.23 Mcps

Código C/A:

0.511 Mcps

Código P: 5.11 Mcps

Código E1: 1.023 Mcps

Código E5a, E5b: 10.23 Mcps

Código E6: 5.115 Mcps

 

 

Estado actual

 

El proyecto Galileo se dividió en dos fases de desarrollo:

 

1. La fase de validación en órbita (In Orbit Validation IOV).

 

El objetivo de esta fase fue la validación del concepto de servicio del sistema Galileo. Esta validación se basó en una constelación de cuatro satélites Galileo y una configuración del segmento terrestre limitada. Los dos primeros satélites para validar el sistema se lanzaron el 21 de octubre de 2011. Los dos siguientes se lanzaron el 12 de octubre de 2012, con lo que fue posible poner a prueba el sistema en su totalidad.

 

2. La fase de la capacidad operativa plena (Full Operation Capacity FOC).

 

Esta fase tiene la intención de completar el despliegue de la constelación Galileo y la infraestructura terrestre hasta lograr la plena validación operacional del servicio en todo el mundo.

 

Recientemente se lanzaron con éxito los satélites 13 y 14. Se planea que a finales de 2016 se lanzarán 4 satélites adicionales y se preveé que Galileo entre en funcionalidad completa en 2020.



Etiquetas: satelites,galileo,navegación

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




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