Galileo – moja osobista historia

Wiele napisano już o Galileo i dostępnych jest na ten temat wiele informacji, więc stwierdziłem, że wolę opowiedzieć Wam moją osobistą historię związaną z procesem powstawania tego programu. Czuję się ogromnym szczęśliwcem, że mogłem być świadkiem jego narodzin i ewolucji, pragnę też podzielić się z Wami moim entuzjazmem, który odczuwam na myśl o nim.

Moje pierwsze kroki w świecie nawigacji satelitarnej postawiłem pod koniec lat 80. W tym czasie pracowałem z Pedrem Duque w Centrum Operacji Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESOC). Naszym zadaniem było badanie i opracowywanie technik precyzyjnego wyznaczania orbit. Był to fascynujący okres, w którym zrewolucjonizowano koncepcję precyzyjnego wyznaczania orbity, w niecałe pięć lat przechodząc od mierzenia w metrach do mierzenia z dokładnością do kilku centymetrów. Kluczowe znaczenie dla wykonania tego ogromnego skoku miały takie misje kosmiczne jak Lageos, Starlette, ERS-1, Topex-Poseidon, Seasat, GPS itp.

Na początku lat 90. zaczęto dostrzegać potencjał technologii GPS w zastosowaniach geodezyjnych. Dostrzeżono również potencjał wykorzystania GPS do celów precyzyjnego wyznaczania orbit satelitów latających na niskich orbitach. Jego użycie rozważano w ramach nowych misji z tamtych czasów, takich jak Envisat. GPS to system wojskowy, zaś w tamtym czasie doszło do sztucznej degradacji sygnału, która uniemożliwiała pozycjonowanie z dokładnością większą niż dziesięć metrów. Wykorzystanie systemu GPS nie było zatem wykonalne w geodezji czy precyzyjnym wyznaczaniu orbity. Ta degradacja miała wpływ na sygnał nawigacyjny, głównie na orbity i zegary satelitów GPS.

Aby można było korzystać z systemu GPS w geodezji, powstała tzw. „Międzynarodowa Usługa GNSS” (International GNSS Service – IGS). W tworzeniu IGS uczestniczyło wiele międzynarodowych ośrodków badawczych i geodezyjnych, w tym ESOC. Jej celem było precyzyjne i dokładne obliczenie orbit oraz wskazań zegarów satelitów GPS, a także udostępnienie tych informacji społeczności naukowej, a tym samym oszukanie w jakiś sposób wspomnianej sztucznej degradacji. Początkowo nowe orbity i zegary były dostępne z kilkudniowymi opóźnieniami, zaś później udostępniano je już w czasie rzeczywistym. Oznaczało to prawdziwą rewolucję, która umożliwiła rozszerzenie zakresu wykorzystania systemu GPS – również dla potrzeb nauki, a nie tylko wojska. Możliwość precyzyjnego pozycjonowania punktu na powierzchni Ziemi z milimetrową dokładnością była kamieniem milowym, który zmienił sposób myślenia o przyszłych zastosowaniach systemów nawigacji satelitarnej.

W połowie lat 90. mieliśmy system GPS, mierzący się ze sztuczną degradacją usługi, a także opracowany w Rosji system GLONASS. Na GLONASS wpływał w tym czasie panujący w Rosji kryzys gospodarczy i polityczny, przez co dysponował on niewielką liczbą satelitów i znacznie gorszą wydajnością niż GPS. Potencjał GPS przekroczył już czysto wojskowy zakres zastosowań i zaczęto dostrzegać możliwości jego wykorzystania w sektorze lotniczym. W ten sposób powstały regionalne systemy wspomagające, których pionierem był system WAAS w USA. Systemy te udostępniały użytkownikom w danym regionie korekty dotyczące orbit, wskazań zegara i jonosfery, zapewniając warstwę integralności. Umożliwiło to rozwój aplikacji operacyjnych związanych z zagrożeniami dla życia ludzkiego.

Nie można było wykorzystać ogromnego potencjału nawigacji satelitarnej, bazując na systemie wojskowym ze sztuczną degradacją sygnału oraz na podupadającym systemie, jakim był GLONASS. To właśnie wtedy Europa za pośrednictwem ESA uruchomiła programy znane wówczas jako GNSS-1 i GNSS-2. GNSS-1 to regionalny system wspomagający, który przekształcił się w obecny program EGNOS, zaś GNSS-2 był bardziej ambitnym projektem, skoncentrowanym na rozwoju europejskiego systemu nawigacji – funkcjonuje on obecnie jako program Galileo.

W połowie lat 90. powróciłem do siedziby GMV w Tres Cantos i miałem szczęście być świadkiem początkowych faz realizacji obu tych programów. Moje pierwsze kroki postawiłem, pracując przy GNSS-1, gdzie wykorzystałem swoje doświadczenie w zakresie IGS. To był dla mnie naprawdę fascynujący okres. GMV była jedną z niewielu firm mających doświadczenie w sektorze nawigacji i dysponowała młodym i bardzo entuzjastycznym zespołem, znakomicie kierowanym przez Joaquína Cosmena. Zespół ten zmierzył się z wyzwaniem, jakim było opracowanie krytycznych systemów operacyjnych (podobnego wyzwania nigdy wcześniej nie podjęto w GMV), a także z niezliczonymi trudnościami technicznymi, programowymi i – nie bójmy się tego powiedzieć – politycznymi.

Moje doświadczenie z GNSS-1 było bardzo krótkie. Wkrótce przeszedłem bowiem na GNSS-2. Na początku byłem sam, aż dołączyła do mnie kolejna osoba. Przez kilka lat było nas dwóch i pamiętam, jak w tamtym czasie żartowaliśmy, że nazwa GNSS-2 pochodzi od faktu, że jest nas tylko dwóch. Początki globalnego systemu nawigacji satelitarnej GNSS-2 charakteryzowało niezwykle szybkie tempo, przeżywaliśmy kryzys „.com”, a producenci satelitów napotykali rozmaite trudności. W tamtym czasie w sektorze istniało znacznie więcej firm niż obecnie i wszystkie one pragnęły przewodzić rozwojowi systemu nawigacji, gdyż wiązało się to z budową dużej liczby satelitów. Firma GMV dostosowała się do linii działania przedsiębiorstwa DASA (dzisiaj Airbus), stawiając na innowacyjne koncepcje opierające się na konstelacjach na globalnych lub regionalnych orbitach geosynchronicznych. Rola GMV koncentrowała się na projektowaniu konstelacji, analizie wydajności oraz opracowywaniu strategii wyznaczania orbit i wskazań zegarów. Inne grupy, takie jak Alcatel (obecnie THALES), stawiały na konstelacje na niskich orbitach z setkami satelitów. Pamiętam, że wówczas między poszczególnymi grupami panowało ogromne napięcie i agresywność.

Komisja Europejska podjęła próbę zaprowadzenia porządku, powołując grupę ekspertów, którzy mieli wspólnie ustalić, jak powinien wyglądać przyszły Europejski System Nawigacji. Grupie tej nie udało się jednak osiągnąć konsensusu. Każda ze stron dość zaciekle broniła swoich interesów, chociaż wszyscy byli zgodni co do potrzeby utworzenia europejskiego Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej w celu zmniejszenia zależności od systemu GPS. Wreszcie, pod koniec lat 90., Komisja postanowiła kontynuować definiowanie Systemu z konstelacją podobną do GPS – ani na niskich, ani na wysokich orbitach, lecz na orbitach średnich. Niedługo po tym komunikacie Komisji Europejskiej rząd USA zapowiedział eliminację sztucznej degradacji sygnału GPS, być może w celu utrzymania swojej dominacji w świecie nawigacji satelitarnej.

Od tego momentu zaczęły powstawać rozmaite ruchy o charakterze przemysłowym. W zasadzie nikt nie chciał zostać pominięty w tym najambitniejszym programie kosmicznym, jakiego realizacji kiedykolwiek podjęto się w Europie. Ruchy te poskutkowały utworzeniem Galileo Industries – przedsiębiorstwa skupiającego wiodące firmy z sektora. W Hiszpanii została powołana do życia firma Galileo Sistemas y Servicios, która skupiała przedstawicieli hiszpańskiego przemysłu i której częścią była właśnie grupa GMV – firma ta weszła w skład konsorcjum Galileo Industries.

Był to zarazem skomplikowany i fascynujący etap. Panowała atmosfera powszechnej i ogromnej ekscytacji wobec wyzwania, jakim było zdefiniowanie Europejskiego Systemu Nawigacji i zrobienie tego w najlepszy możliwy sposób. Niemniej jednak dokonywali tego wspólnie naturalni konkurenci. Trudno było pogodzić Galileo Industries z działaniami Europejskiej Agencji Kosmicznej i Komisji Europejskiej, ale mimo wszystko poczyniono spore postępy. Firma GMV odegrała tu istotną rolę, definiując konstelację Galileo, analizując jej możliwe cechy oraz określając sposób dokładnego obliczania orbit i wskazań zegarów. Pamiętam z tamtego okresu, jak wybitni eksperci specjalizujący się w branży zegarów w Europie z niedowierzaniem obserwowali, jak grupa młodych pasjonatów twierdziła, iż ​​potrafi synchronizować zegary z precyzją większą niż nanosekunda. Ile spotkań trzeba było zorganizować, aby ich do tego przekonać…

Proces definiowania systemu Galileo zajął kilka lat i składał się z wielu faz. Pracowano na platformie eksperymentalnej dla segmentu naziemnego – gdzie firma GMV odegrała kluczową rolę – oraz wykorzystano kilka satelitów eksperymentalnych. W tym okresie sądzono, że projekt Galileo mógłby zostać zrealizowany zgodnie z planem finansowania ze środków prywatnych i publicznych, co jednak nie powiodło się, powodując znaczne straty w zakresie zasobów przemysłowych i instytucjonalnych. Okres ten charakteryzował się również napięciami występującymi między poszczególnymi podmiotami: przedstawicielami branży przemysłowej, Europejską Agencją Kosmiczną i Komisją Europejską. Doprowadziły one do likwidacji Galileo Industries. Wziąwszy pod uwagę fakt, że przemysł europejski uległ w tym okresie znacznej reorganizacji, zniknięcie Galileo Industries nie stanowiło poważnego problemu dla funkcjonowania programu. W końcu w 2003 r. program został ostatecznie zatwierdzony, a w 2004 r. rozpoczęto przetarg na fazę realizacyjną Galileo. Pierwszy satelita eksperymentalny został wystrzelony 28 grudnia 2005 r., zaś wystrzelenie pierwszego satelity operacyjnego przypadło na październik 2011 r. Dziesięć lat później byliśmy świadkami ostatniego startu w ramach tego, co moglibyśmy nazwać pierwszą generacją Galileo.

Od tego czasu zaangażowanie firmy GMV w tego typu projekty jest tylko większe i obecnie jawi się ona jako lider w branży rozwoju Systemów Nawigacyjnych, a w szczególności Galileo.

Autor: Miguel M. Romay Merino