Das europäische Galileo, effizienter als das amerikanische GPS?

Weniger bekannt als das amerikanische GPS liefert Galileo, das europäische Satellitennavigationssystem, seit 2016 operationelle Dienste und wird heute massiv von Smartphones, Fahrzeugen, Drohnen und allen Anwendungen für den Endverbraucher genutzt. Das ist kein Zufall.


Obwohl die Satellitenkonstellation noch unvollständig war, zeigte sich die Leistung des europäischen Systems sehr schnell als hervorragend und bot eine Meterpräzision, doppelt so gut wie GPS. Um von dieser neuen Leistung zu profitieren, haben sich die Navigationschips innerhalb weniger Jahre weiterentwickelt und die neuen Galileo-Signale integriert, wodurch die Verfügbarkeit und Genauigkeit der Position für den Benutzer verbessert wurden.

27 Satelliten in mehr als 20.000 km Höhe

Galileo ist natürlich eine Satellitenkonstellation. Sie ist in drei Orbitale aufgeteilt, die sich in 23.200 km Höhe befinden, wobei jeder Orbitalplan acht nominale Satelliten und einen oder mehrere redundante Satelliten enthält. Diese redundanten Satelliten sind aktiv und bereit, in die Umlaufbahn verlegt zu werden, um einen ausgefallenen Satelliten zu ersetzen. Insgesamt enthält die Konstellation somit 24 nominale Satelliten und mindestens 3 redundante Satelliten. Und wir sind fast am Ziel! Nach dem 13^ten Start, der im September 2024 stattfinden wird, ist die Herausforderung gemeistert, und die Konstellation wird 27 Satelliten umfassen.

So leistungsfähig die Galileo-Satelliten auch sind, können sie die Dienste jedoch nicht allein bereitstellen. Sie benötigen die vom Bodensegment berechneten und übermittelten Navigationsdaten, die eine entscheidende Rolle spielen. Das Bodensegment besteht aus Sende- und Empfangsstationen, die an fünfzehn Standorten in Europa und weltweit, insbesondere in den französischen und niederländischen Überseegebieten, und aus verschiedenen Zentren in mehreren europäischen Ländern verteilt sind.

Die am Boden durchgeführten Prozesse bestehen hauptsächlich darin, die genauen Bahnen der Satelliten mit einer Genauigkeit von 20 cm in Echtzeit zu bestimmen, die Atomuhren jedes Satelliten bis auf die Nanosekunde (eine Milliardstel Sekunde) zu synchronisieren und diese wertvollen Daten dann an die Satelliten zu übermitteln, damit sie sie den Benutzern in den Navigationssignalen wiedergeben können.

Eine unvergleichliche Genauigkeit

Es sei daran erinnert, dass die vier Navigationskonstellationen Galileo, GPS (Global Positioning System, das amerikanische System), Beidou (das chinesische System) und Glonass (das russische System) interoperabel sind: Ihre Signale werden im Navigationschip kombiniert, um eine einzige Position zu erzeugen.

Es sei auch daran erinnert, dass diese Berechnung lokal und autonom vom Chip durchgeführt wird, ohne Informationen mit dem Satelliten auszutauschen. Die Signale werden in der Tat einfach von den Satelliten an ihre Milliarden von Nutzern übertragen, genauso wie ein UKW-Radiosender Signale sendet, ohne die Hörer zu kennen.


Wenn Galileo so präzise ist, liegt das daran, dass die europäischen Ingenieure, die es zu Beginn der 2000er Jahre entwickelt haben, die Funktionsweise des damaligen GPS genau beobachtet und analysiert haben. Allerdings ist das Streben nach Präzision nicht der grundlegende Zweck des europäischen Systems.

Galileo, eine bedeutende Weltrauminfrastruktur, wurde vor 20 Jahren von den Mitgliedstaaten der Europäischen Union ins Leben gerufen, um ihren Souveränitätsanforderungen gerecht zu werden. Ziel war es, sowohl den täglichen Bedarf von 450 Millionen Bürgern und über 20 Millionen Unternehmen zu decken als auch den Regierungen und ihren Streitkräften geschützte und robuste Dienste unabhängig vom amerikanischen Militärsystem GPS und den chinesischen und russischen Systemen zu bieten.

Ein Navigationssystem mit zahlreichen Diensten

Galileo ist ein ziviles System, das von Anfang an darauf ausgelegt war, den Bürgern kostenlos die besten Dienste zu bieten. Der erste davon, der Positionierungsdienst, liefert weltweit Leistungen von sehr hoher Qualität. Seit Januar 2023 bietet Galileo zusätzlich einen sehr genauen Positionierungsdienst für Fachleute an, den High Accuracy Service. Dieser Dienst ermöglicht eine Genauigkeit von 20 cm, die beispielsweise in der Landwirtschaft oder im Bauwesen genutzt wird.

Galileo bietet auch zwei Authentifizierungsdienste zur Bekämpfung von Spoofing, d.h. die Übertragung falscher Satellitensignale, um den Benutzer über seine Position zu täuschen. Der erste, OSNMA (Open Service Navigation Message Authentication), der für Anwendungen im Endverbraucherbereich konzipiert ist, wird derzeit getestet, und der Signal Authentication Service, ein noch robusterer Dienst, wird ab 2026 sehr anspruchsvolle professionelle Anwendungen ermöglichen.


Die Fähigkeit, die Satelliten zu authentifizieren, schützt den Benutzer vor bösartigen Bedrohungen. Sie ermöglicht auch die Bekämpfung von Betrug, wenn die Position notwendig ist, um eine Aktivität wie Fischerei oder den Transport zu kontrollieren. Die erste gesetzliche Nutzung der Galileo-Authentifizierung wird darin bestehen, die in Fahrtenschreibern berechneten Positionen, die Positionen und Geschwindigkeiten schwerer Lastkraftwagen aufzeichnen, zu bestätigen.

Schutz, Unterstützung und Warnungen

Schutz und Unterstützung von Personen sind ebenfalls Dienste mit besonderer Bedeutung. Jeder Satellit ist tatsächlich mit einer speziellen Ausrüstung ausgestattet, die die von Notsendern ausgesendeten Signale relaysiert, wenn sie im Falle eines Flugzeugabsturzes, eines Schiffbruchs oder eines Unfalls einer Person in abgelegenen Gebieten aktiviert werden.

Diese Fähigkeit zur weltweiten und sofortigen Übertragung von Notsignalen durch die Galileo-Konstellation hat die Berechnungsgeschwindigkeit der Position der Sender revolutioniert und ermöglicht eine nahezu sofortige Lokalisierung der Schreie nach Hilfe, während früher mehrere Stunden gewartet werden musste, um sie zu lokalisieren. Galileo ist auch in der Lage, den Baken zu bestätigen, dass die Notmeldung empfangen wurde. Dieser Rückkanal zu den Baken wird es den Rettungsteams bald ermöglichen, mit den Hilfesuchenden zu kommunizieren, um die Organisation der Einsätze zu optimieren.

Um das Spektrum der den Bürgern angebotenen Dienste zu vervollständigen, muss schließlich eine weitere Innovation erwähnt werden, die Notfallwarnung für die Bevölkerung, die den Behörden des Zivilschutzes der EU-Mitgliedstaaten zugänglich sein wird. Auf deren Ersuchen kann Galileo in seinem Navigationssignal direkt an Smartphones und öffentliche Anzeigetafeln Warnmeldungen senden.

Gezielt auf Gebiete in Notlagen wie Waldbrände, Überschwemmungen oder Industrieunfälle, enthalten diese Nachrichten Informationen und Empfehlungen für die betroffene Bevölkerung. Der Dienst hat den entscheidenden Vorteil, überall zu funktionieren, auch in Abwesenheit eines Telefonnetzes. Derzeit in der Demonstrationsphase in der Konstellation soll dieser Dienst Ende 2025 betriebsbereit sein.

Auf dem Weg zur zweiten Generation von Satelliten

Diese lange Liste von Dienstleistungen könnte aufgrund ihrer Vielfalt überraschen, aber die Geschichte hat gerade erst begonnen. Wie werden die neuen Galileo-Dienste im Jahr 2050 aussehen? Schwer vorherzusagen und dennoch ist es bereits notwendig, die Satelliten der 2^ten Generation zu bauen, die bald die ersten Satelliten ablösen, die bereits vor dreizehn Jahren gestartet wurden.

Zwölf Satelliten sind somit im Bau. Sie werden flexibler sein. Wenn die ersten von ihnen 2027 in die Umlaufbahn gebracht werden, werden sie zunächst programmiert, die aktuellen Signale zu übertragen, um die Kontinuität des Dienstes zu gewährleisten. Und dann, in 7 bis 10 Jahren, wenn sie in ausreichender Anzahl eingesetzt sind, werden sie auch neue Signale übertragen, um die zukünftigen Bedürfnisse Europas zu erfüllen.

Dieser Artikel wurde gemeinsam von Jean Maréchal und Damien Bellier, dem interministeriellen Koordinator für Galileo, verfasst.