Galileo - das europäische Satellitennavigationssystem

Galileo-Satelliten im Erdumlauf (Quelle: ESA)

• Vielfältige Einsatzmöglichkeiten durch 5 verschiedene Dienste
• Satellitennavigationssystem der Europäischen Union
• Wirtschaftliche Bedeutung
• Deutsche Beteiligung
• Finanzierung
• Erste Galileo-Satellitenstarts und weiterer Zeitplan
• Wie funktioniert Galileo?

Mit Galileo entsteht ein eigenständiges europäisches ziviles Satellitennavigationssystem, das zur weltweiten Nutzung entwickelt wird.

Ein zuverlässiges Navigations- und Ortungssystem wird immer mehr zum Schlüsselelement für die Vernetzung von Verkehrsträgern, um ein integriertes Gesamtverkehrssystem auf nationaler und internationaler Ebene zu schaffen.

Galileo gehört zu den sogenannten Leuchtturmprojekten der Europäischen Union (EU) und steht im Einklang mit der Strategie "Europa 2020" und der Politik der nachhaltigen Entwicklung (weitere Informationen auf den Seiten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie).

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten durch 5 verschiedene Dienste

Bei Galileo handelt sich um ein unabhängiges, hochpräzises System zur Ortsbestimmung und Zeitmessung - in allen Regionen der Welt und rund um die Uhr.

Es sind folgende 5 Dienste für unterschiedliche Anwendungen geplant:

• Offener Dienst (Open Service, OS): Der offene Dienst ermöglicht die Ermittlung der eigenen Position. Zudem liefert er die exakte Zeit, so dass die Geschwindigkeit der Fortbewegung berechnet werden kann. Der offene Dienst soll unverschlüsselt und kostenlos zur Verfügung gestellt werden.
• Kommerzieller Dienst (Commercial Service, CS): Der kommerzielle Dienst ist durch höhere Übertragungsraten infolge zusätzlicher Sendefrequenzen noch exakter in der Positionsbestimmung als der offene Dienst. Aus diesem Grunde ist er verschlüsselt und kostenpflichtig.
• Öffentlich regulierter Dienst (Public Regulated Service, PRS): Der öffentlich regulierte Dienst soll staatlichen Stellen wie Polizei, Grenzschutz, Zoll und Sicherheitsorganen bei der Erfüllung ihrer hoheitlichen Aufgaben helfen. Sein Signal ist verschlüsselt, besonders stabil und gegen Störungen und Täuschungen gesichert.
• Such- und Rettungsdienst (Search and Rescue, SAR): Die meisten Notfunkbaken werden heute über das Satellitensystem COSPAS-SARSAT betrieben. Mit Galileo werden diese SAR-Funktionen verbessert, da die Position von Notfunkbaken in Echtzeit erkannt und mit einer Genauigkeit von wenigen Metern geortet werden kann. Auch eine Rückmeldung an den Notrufsender/Geschädigten soll geschaffen werden.
• Sicherheitskritischer Dienst (Safety of Life, SoL): Dieser verschlüsselte Dienst ist für Nutzergruppen konzipiert, bei denen es auf die garantierte Genauigkeit der Positions- und Zeitbestimmung ankommt. Das betrifft vor allem die Bereiche des Verkehrswesens (Luft- und Schifffahrt, Schienenverkehr).

Galileodienste können zum Beispiel in der Luftfahrt für unterschiedliche Navigationsanwendungen, u.a. bei der Flugsicherung, in der Schifffahrt zur sicheren Navigation mit elektronischen Seekarten, im Schienenverkehr für Zugleit- und Überwachungssysteme, im Straßenverkehr zur Zielführung, bei Fahrerassistenzsystemen, beim automatischen, elektronischen Notruf ("eCall") oder bei verkehrsträgerübergreifenden Einsätzen zur Überwachung von Gefahrguttransporten und Ladegutverfolgung zur Anwendung kommen.

Aber auch in der Geodäsie, in der Landwirtschaft und Fischerei, bei Not- und Rettungsdiensten oder im Freizeitbereich - zur Orientierung im Gelände oder auf Gewässern - können Galileodienste einen maßgeblichen Beitrag leisten. Darüber hinaus werden ständig weitere Einsatzmöglichkeiten von Galileo entwickelt, konzipiert und erprobt, z.B. im Banken-, Finanz- und Versicherungswesen und im Energiesektor, beim Umweltschutz und -management sowie bei mobiler Kommunikation.

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Satellitennavigationssystem der Europäischen Union

Mit Galileo soll die Unabhängigkeit der (EU) auf dem Feld der Satellitennavigation von anderen bestehenden bestehenden oder sich ebenfalls im Aufbau befindlichen, national kontrollierten Systemen erreicht werden, insbesondere von GPS (Global Positioning System - USA), GLONASS (Globalnaja Nawigazionnaja Sputnikowaja Sistema - Russische Föderation) und Compass (China).

Galileo ist zwar mit GPS kompatibel und interoperabel, garantiert aber eine eigenständige und zuverlässige Nutzbarkeit. Denn Galileo als ziviles System unter ziviler Kontrolle setzt dabei sowohl auf die Verfügbarkeit auch im Krisenfall als auch auf einen höheren Nutzwert durch Erfüllung hoher Ansprüche an Zuverlässigkeit und Positionsgenauigkeit, garantierte Dienste und Signale sowie die Möglichkeit von Integritätsmeldungen an den Nutzer.

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Wirtschaftliche Bedeutung

Die Satellitennavigation stellt einen attraktiven Wachstumsmarkt dar. Dies gilt insbesondere für die Entwicklung von Produkten und Dienstleistungen, die auf der Satellitennavigation und damit später auch auf Galileo basieren. Nach einer Studie der Europäischen GNSS (Global Navigation Satellite System) Agentur, GSA, lag das weltweite Marktvolumen für Anwendungen der Satellitennavigation im Jahr 2010 bei 133 Milliarden Euro. Bis zum Jahr 2020 geht die Studie von einem stetigen Marktwachstum von jährlich 11% aus. Die mit Abstand größten Anteile daran werden im Straßenverkehr (56%) erzielt sowie bei den standortbezogenen Diensten (Location Based Services, LBS – 43%). Auch für die Luftfahrt und für die Landwirtschaft entwickelt sich die Satellitennavigation zunehmend zu einer wichtigen Arbeitsgrundlage.
Das US-amerikanische GPS stellt seine Signale für die zivile Nutzung derzeit zwar kostenfrei zur Verfügung, setzt sie aber gezielt zu Wettbewerbszwecken ein. Für die amerikanische Industrie ergeben sich daraus maßgebliche Vorteile bei der Entwicklung und Vermarktung der Endgeräte. Daher ist ein europäisches unabhängiges System unerlässlich, um der deutschen und europäischen Industrie einen eigenständigen Zugang zum Kern dieser Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts zu eröffnen. Nur so kann eine faire Teilhabe am Marktgeschehen im internationalen Wettbewerb gesichert werden.

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Deutsche Beteiligung

Die Bundesregierung hat sich von Anfang an stark für eine angemessene Beteiligung deutscher Unternehmen engagiert und den größten finanziellen Beitrag zum Projekt geleistet. Dieses Engagement zahlt sich aus: Der größte Anteil an der Systementwicklung - Entwicklung und Bau der ersten vier Satelliten und der erforderlichen Bodenstationen - wird von der deutschen Raumfahrtindustrie übernommen. Hauptauftragnehmerin für die ersten vier Galileo-Satelliten ist die Astrium GmbH (München).

In der Phase des Systemsaufbaus spielt die deutsche Raumfahrtindustrie ebenfalls eine zentrale Rolle. In einem europaweitem Wettbewerblichen Dialog haben sich zwei Unternehmen aus Deutschland für den Bau der Galileo-Satelliten qualifizieren können: Sowohl mit der OHB System AG (Bremen) als auch mit der Astrium GmbH (München) wurden Rahmenverträge über die Lieferung von Satelliten geschlossen. Nach dem ersten Auftrag im Januar 2010 über den Bau von 14 Satelliten mit einem Volumen von 566 Millionen Euro erhielt OHB im Februar 2012 einen zweiten Auftrag über den Bau von weiteren 8 Satelliten zu einem Wert von rund 250 Millionen Euro.

Auch bei der Steuerung des Systems ist Deutschland maßgeblich beteiligt: Oberpfaffenhofen ist neben dem italienischen Fucino als Standort für eines der beiden Bodenkontrollzentren für die Satelliten bestimmt worden. Am 25.10.2010 wurde ein Rahmenvertrag für den Betrieb der beiden Kontrollzentren mit Spaceopal – das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt über eine Tochtergesellschaft und die italienische Telespazio S.p.A. sind jeweils zu 50% beteiligt – unterzeichnet. Der Vertrag mit einer Laufzeit bis 2016 hat ein Volumen von 194 Millionen Euro.

Zur Vorbereitung der späteren Nutzung der Navigationssignale als Grundlage für den Erfolg des Galileo-Systems veranstaltet das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung jährlich eine GNSS Konferenz mit Industrie, Forschung, Dienstleistungsunternehmen und Anwendern, um über die Möglichkeiten und Potenziale der Satellitenortung und -navigation zu informieren und die Markteinführung und -durchdringung zu fördern. Die letzte "Navigationskonferenz" fand am 8. September 2011 im Rahmen der internationalen Leitmesse INTERGEO 2011 in Nürnberg statt. Die diesjährige "Navigationskonferenz" ist am 10. Oktober 2012 in Hannover – wiederum im Rahmen der INTERGEO – geplant.

Zur Unterstützung von innovativen Anwendungsideen besteht seit 2004 der internationale Ideenwettbewerb "European Satellite Navigation Competition", der jährlich von der Anwendungszentrum GmbH Oberpfaffenhoffen unter der Schirmherrschaft des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie ausgerichtet wird. Der Wettbewerb richtet sich an Firmen, Unternehmer, Forschungseinrichtungen, Hochschulen und Privatpersonen in derzeit 18 High-Tech-Regionen weltweit.

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Finanzierung

Die Entwicklungskosten von etwa 1,8 Milliarden Euro wurden aus Mitteln des EU-Haushalts und der ESA getragen.

Der Systemaufbau wird dagegen ausschließlich aus dem EU-Haushalt finanziert. Im Mehrjährigen Finanzrahmen der EU für 2007-2013 sind hierzu Ausgaben von insgesamt 3,4 Milliarden Euro enthalten.

Die Beratungen über den nächsten Mehrjährigen Finanzrahmen der EU für den Zeitraum 2014-2020 sind aufgenommen worden. Der Vorschlag der EU-Kommission sieht darin Mittel von 7 Milliarden Euro für den Vollausbau von Galileo und den Betrieb von EGNOS und Galileo vor.

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Erste Galileo-Satellitenstarts und weiterer Zeitplan

Am 21. Oktober wurden die ersten beiden Galileo-Satelliten an Bord einer russischen Sojus-Rakete von Kourou (Frz. Guyana) aus erfolgreich gestartet. Die Starts der nächsten zwei Galileo-Satelliten ist für Ende September 2012 angesetzt.

Die Verfügbarkeit erster Dienste von Galileo ist ab 2014/15 vorgesehen.

Um Namen für die Galileo-Satelliten zu finden, hat die EU im Herbst 2011 Kinder im Alter von 9 bis 11 Jahren aus allen Mitgliedstaaten zu einem Malwettbewerb mit dem Thema "Weltall und Raumfahrt" aufgerufen. Aus über 15.000 Einsendungen wurden 27 nationale Gewinner ausgewählt, deren Vornamen nun jeweils einen Satelliten schmücken werden. Die ersten getauften Satelliten "Natalia" (Bulgarien) und "Thijs" (Belgien) wurden bereits im Oktober 2011 ins All geschossen. Für Deutschland gibt die elfjährige Doresa von der Theodor-Storm-Grundschule in Berlin-Neukölln einem Galileo-Satelliten ihren Namen. Der Startzeitpunkt des Satelliten "Doresa" steht noch nicht fest.

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Wie funktioniert Galileo?

Die Konstellation wird aus insgesamt 30 Satelliten bestehen (27 plus drei Ersatz), die mit  Atomuhren für die exakte Zeitmessung ausgerüstet sind. Die Satelliten umkreisen die Erde in einer Höhe von rund 23.000 km mit 3,6 km/s auf 3 Umlaufbahnen. Jeder Satellit wird neben einem Zeitsignal seine aktuellen Bahnkoordinaten senden.

Empfängt ein Endgerät auf der Erde die Signale eines Satelliten, so wird die Entfernung zwischen Endgerät und Satellit berechnet. Aus der Kenntnis der Koordinaten der Satelliten und der Entfernung zu ihnen werden die Position des Endgeräts und bei Bedarf der Zeitpunkt der Ankunft der Satellitensignale im Empfangsgerät berechnet und angezeigt. Für eine exakte Positionsbestimmung sind die Signale von mindestens vier Satelliten erforderlich.

Überwacht werden die Satelliten durch die zwei gleichberechtigten Bodenkontrollzentren in  Oberpfaffenhofen (Deutschland) und Fucino (Italien).