Krans van dertig satellieten

Tegen eind 2013 wil Europa een stelsel van dertig navigatiesatellieten in de ruimte hebben. Die moeten samen een plaatsbepaling geven die zeker tien keer zo nauwkeurig is als het huidige Amerikaanse global positioning system (gps). Het netwerk waar navigatieapparatuur in tomtoms, mobiele telefoons en dergelijke nu op blindvaart, zit er vaak zo’n 6 tot 10 meter naast; Galileo moet een nauwkeurigheid van minder dan 1 meter leveren.

De toekomst van het Europese satellietnetwerk hing vorig jaar aan een zijden draadje. Het bedrijfsleven, dat 2,4 miljard in het project zou steken, haakte begin dat jaar af. Pas eind 2007 besloot de Europese Unie 3,4 miljard euro beschikbaar te stellen voor de bouw van Galileo.

Inmiddels gaat de ’technisch uitvoerder’, de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, op volle kracht vooruit, want de tijdsplanning is krap. Eind 2010 moeten de eerste vier navigatiesatellieten in de ruimte hangen. In de drie jaar daarop moeten de overige 26 volgen.

Toch is de exacte rolverdeling nog niet helemaal helder. Ook staan er nog geen handtekeningen onder documenten die ESA juridisch gezien toestemming geven het EU-budget uit te geven. Maar Paul Verhoef, hoofd van de afdeling Galileo van de Europese Commissie, denkt dat dit allemaal nog voor de zomer rond is. „Ik verwacht geen vertragingen, maar helemaal uitsluiten kan ik het natuurlijk niet.”

Atoomklok
Een belangrijke volgende stap voor Galileo is de lancering van proefsatelliet Giove-B. De kunstmaan, die afgelopen maanden getest werd in het ESA-testcentrum in Noordwijk, zal een dezer dagen worden overgebracht naar de Russische lanceerbasis Baikonoer. Van daar zal hij op 27 april met een Sojoezraket de ruimte in gaan.

De apparatuur aan boord van de proefsatelliet moet uiteindelijk ook in de Galileosatellieten komen. Maar eerst wil ESA testen of alles naar behoren werkt. Javier Benedicto, Galileoprojectmanager bij ESA, zegt: „De satellieten komen in een vrij hoge baan om de aarde, op ruim 23.000 kilometer. De hoge dosis kosmische straling in die omgeving vergt veel van de elektrische apparatuur. Die moet daar wel langere tijd tegen kunnen.”

Het hart van Giove-B is een uiterst geavanceerde atoomklok, een zogeheten waterstof-maserklok. Met een afwijking van minder dan 1 nanoseconde (een miljardste seconde) in 24 uur is deze atoomklok nog tien keer nauwkeuriger dan de rubidiumklokken die navigatiesatellieten nu gebruiken. Voor een nauwkeurige plaatsbepaling is zeer precieze tijdmeting cruciaal (zie kader).

Niet alleen moeten de Galileosatellieten een beter signaal geven dan gps, het netwerk zal ook meer signalen tegelijk uitzenden in een breder frequentiebereik. „Daarmee kunnen we een combinatie van diensten aanbieden die vandaag de dag nog niet mogelijk is”, zegt Benedicto. ESA denkt naast autonavigatie aan satellietbesturing van vliegtuigen, schepen en treinen. Of SOS-apparatuur die de locatie van in nood geraakte zeilboten of bergbeklimmers automatisch doorgeeft aan hulpdiensten.

ESA deed eerder proeven met Giove-A, het kleinere broertje van Giove-B. Die testsatelliet is in december 2005 gelanceerd en presteerde de afgelopen jaren naar tevredenheid van de ruimtevaartorganisatie. Op basis van de resultaten die de beide testmodules leveren, bepaalt ESA het definitieve ontwerp van de Galileosatellieten.

Rekeningrijden
Door de grotere nauwkeurigheid kan het Europese systeem in de toekomst het luchtvaartverkeer en het loodswezen veiliger maken, meent ESA-voorlichter Michel van Baal. „Nu landt een toestel grotendeels op radar en bakens op de grond. Met een nauwkeurigheid van minder dan 1 meter kan een vliegtuig op basis van satellietnavigatie landen en een groot schip is beter door een nauwe waterweg te sturen.”

Nederlandse politici zijn wellicht geïnteresseerd in de mogelijkheden die Galileo biedt voor rekeningrijden. „Gps is hiervoor niet goed genoeg. Het ziet bijvoorbeeld niet altijd of een auto op de snelweg rijdt of op de parallelweg ernaast. Dat kan belangrijk zijn als voor de eerste bijvoorbeeld betaald moet worden en voor de tweede niet. Galileo maakt dat onderscheid wél en daardoor zullen er minder fouten ontstaan in de afrekening.”

Toch is een groot deel van de toekomstige toepassingen nog niet bekend, denkt Van Baal. „Bij de introductie van gps had niemand gedacht dat het systeem later gebruikt zou worden voor een tomtom. Ik kan me zo voorstellen dat dit netwerk leidt tot de ontwikkeling van allerlei gemaksdingen waarvan de gebruiker niet eens beseft dat Galileo erachter zit. Denk bijvoorbeeld aan het ontvangen van Hyvesachtige informatie van mensen in de directe omgeving op je smartphone. Als je dat niet wilt, zet je de functie gewoon uit.”

Plaatsbepaling per satelliet
Een navigatiesysteem bepaalt de locatie op aarde door de afstand te berekenen tussen het apparaat en minimaal vier satellieten. De satellieten zenden continue tijdsignalen uit en de ontvanger van het navigatiesysteem pikt die informatie op. Het systeem berekent vervolgens hoe groot de afstand tot de diverse satellieten is en stelt op basis daarvan de exacte positie vast. Om te garanderen dat er altijd vier satellieten binnen bereik van een ontvanger zijn, moeten de positie en het aantal satellieten met zorg worden vastgesteld. Galileo zal uiteindelijk dertig satellieten tellen die in drie verschillende banen om de aarde draaien.

Hoe nauwkeurig de plaatsbepaling is, hangt vooral af van de nauwkeurigheid van de tijdmeting. Navigatiesatellieten werken daarom altijd met atoomklokken; die hebben een afwijking van slechts 10 nanoseconden per dag.

Het Amerikaanse ministerie van Defensie begon in 1987 met het lanceren van satellieten voor het global positioning system (gps). Sinds 1982 hebben de Russen hun -eveneens militaire- netwerk, Glonass, in de ruimte. Door geldgebrek kregen de Russen lange tijd het project niet echt van de grond. Nu brengen ze jaarlijks drie tot vijf satellieten in een baan om de aarde om het systeem te verbeteren.

Alleen voor het Europese Galileonetwerk kunnen commerciële contracten worden afgesloten met gebruiksgarantie. Burgergebruik van de Amerikaanse en Russische militaire netwerken kan in principe altijd worden ingetrokken.