¿Cómo ayuda Galileo a otras misiones espaciales?

Galileo aumenta la precisión del posicionamiento por satélite

La primera generación de receptores de navegación por satélite en el espacio solía utilizar solo el sistema GPS estadounidense y, a veces, el Glonass ruso. Pero hoy en día, las señales de alta calidad de Galileo de Europa se emplean cada vez más junto con el GPS, lo que agudiza considerablemente los niveles de posicionamiento orbital.

«Para la gran mayoría de los satélites en órbita terrestre baja, sus requisitos de posicionamiento son relajados, del orden de decenas de metros, logrados en tiempo real a bordo del satélite con un receptor estándar del Sistema de navegación por satélite global, GNSS», explica Werner Enderle, al frente de la ESA Oficina de Apoyo a la Navegación en el Centro de Control de Misión de la ESA ESOC en Darmstadt, Alemania, encargado de proporcionar una determinación de órbita precisa e independiente para las misiones espaciales europeas.

Luego están los satélites con requisitos mucho más estrictos, como las misiones de radar de observación de la Tierra, en las que un conocimiento más preciso de la posición del satélite en el espacio mejora la precisión de los resultados, porque entonces se puede derivar la distancia exacta entre el satélite y el suelo. También se planean próximas misiones de constelaciones, vuelos en formación y encuentros orbitales en las que el conocimiento preciso de las posiciones relativas será crucial.

“Lo que podemos decir, basándonos en la Determinación Precisa de la Órbita que estamos logrando rutinariamente en una escala de unos pocos centímetros, es que la precisión del POD ya no es el factor limitante que alguna vez fue en las misiones espaciales”.

Por ejemplo, Copernicus Sentinel-6 mide la altura de la superficie del mar haciendo rebotar pulsos de radar hacia debajo y hacia atrás, derivando la distancia a la superficie del océano a 1-2 cm. Pero para alcanzar el nivel necesario de precisión, la posición del satélite en el espacio debe conocerse con la mayor precisión posible.

En consecuencia, Copernicus Sentinel-6 fue una de las primeras misiones en volar un nuevo receptor compatible con Galileo-GPS conjunto, con Señales de doble frecuencia Galileo de alta calidad que mejoran su capacidad de posicionamiento general.

“Los resultados fueron excelentes, según el procesamiento de posicionamiento final que realizamos aquí abajo en el suelo. Lo que estamos descubriendo es que hay una gran ventaja en combinar Galileo y GPS, especialmente las dos bandas de frecuencia E1 y L5a, junto con el hecho obvio de una cobertura y disponibilidad mucho mejores, lo que significa que hay el doble de satélites para adquirir señales. Por lo tanto, hay más receptores espaciales en camino, diseñados para beneficiarse del desempeño realmente sobresaliente de Galileo”.

La Oficina de Apoyo a la Navegación ha llamado la atención de los equipos de misión de la ESA sobre esta ventaja comprobada. Por ejemplo, Proba-3 es una ambiciosa misión de vuelo en formación de precisión que se lanzará en 2024 e involucrará a dos satélites que maniobrarán a una distancia fija de 140 m entre sí para que uno pueda tapar el Sol para el otro, lo que permitirá un estudio sostenido de la ardiente estrella de nuestra estrella. atmósfera exterior, o corona. Esto requerirá una precisión de posicionamiento a escala milimétrica, como si el par fuera una sola nave espacial rígida.

La misión utilizará una variedad de métodos de posicionamiento, incluidos enlaces ópticos, de radio y láser, pero el GNSS será un elemento importante. Werner agrega: “Entonces, en este caso, le recomendamos al equipo de Proba-3 que cambie a un receptor compatible con GPS/Galileo, porque eso nos brindará posibilidades de posicionamiento y POD completamente nuevas.

“Lo que podemos decir, basándonos en la Determinación Precisa de la Órbita que estamos logrando rutinariamente en una escala de unos pocos centímetros, es que la precisión del POD ya no es el factor limitante que alguna vez fue en las misiones espaciales”.

Extendiéndose a regímenes orbitales más altos

El otro argumento para adoptar las señales de Galileo es el de la cobertura. Como las misiones hacen uso de regímenes orbitales más altos, serán necesarias las máximas señales posibles. Por encima de las órbitas de las constelaciones de GPS y Galileo, el planeta Tierra puede bloquear la mayor parte de las señales, que, después de todo, están enfocadas en la Tierra.

En cambio, las misiones de órbitas más altas necesitan hacer uso de señales de lóbulo lateral, efectos indirectos de la señal principal como la luz lateral de una linterna, lo que requiere un procesamiento adicional, al igual que el debilitamiento progresivo de estas señales con la distancia, que eventualmente se volverán apenas distinguibles de ruido.

Los satélites geoestacionarios ya están haciendo uso de tales señales GNSS de gran altitud. Una prueba más ambiciosa llega el próximo año, con el lanzamiento del Lunar Pathfinder apoyado por la ESA en órbita lunar, destinado a ser un satélite de comunicaciones para futuras misiones a la Luna. La nave espacial incorporará un receptor compatible con GPS/Galileo especialmente diseñado para demostrar por primera vez la viabilidad de posicionamiento fijo a 400 000 km de distancia, complementado con un Retrorreflector láser desarrollado por la NASA empleados para cotejar el rendimiento.

“Luego, como siguiente paso vendrá la ESA Satélites de luz de luna en órbita lunar, entregando una infraestructura lunar dedicada para brindar servicios de telecomunicaciones y navegación para las misiones a la Luna”, explica Werner. “La Oficina de Apoyo a la Navegación está involucrada en la definición del marco de referencia lunar necesario y la escala de tiempo asociada que será necesario para hacer realidad esta visión”.

Oficina de Apoyo a la Navegación: en su segunda década

La Oficina de Apoyo a la Navegación ha estado operando desde 2006, escindida de la división de Dinámica de Vuelo de ESOC. La base de sus servicios POD son las constelaciones GNSS alrededor de la Tierra, no solo Galileo sino también GPS, Glonass, Beidou y los satélites indio y japonés. Para derivar las posiciones de las misiones europeas, las posiciones y las frecuencias de reloj de los satélites de navegación por satélite utilizados para medirlas deben determinarse primero con un alto grado de precisión, hasta unos pocos centímetros, de forma continua, con observaciones, obtenidas cada segundo a través de una red mundial dedicada en tiempo real de estaciones de sensores: la Oficina supervisa la Red de observación GNSS de la ESA.

Entre otras actividades, la Oficina representa a la ESA en foros internacionales relacionados con el GNSS, la ciencia y la geodésica, y mantiene el ‘marco de referencia geodésico de Galileo’, el sistema de referencia para la Tierra tridimensional, esencial para un posicionamiento, navegación y temporización precisos. así como contribuir al Marco de Referencia Terrestre Internacional, el sistema equivalente acordado a nivel mundial.

el proximo desafio

Si el desempeño actual del POD es bueno, Werner agrega que mejorará aún más: “Nuestro próximo desafío viene en la forma del nuevo Misión FutureNAV GÉNESIS. GENESIS tiene como objetivo generar un marco de referencia terrestre internacional actualizado con una mejora de un orden de magnitud en la precisión. Las mediciones precisas del POD y del reloj subcentimétricas serán esenciales para que esto suceda, mientras que nuestros colegas de Oficina de Ciencias de la Navegación de la ESA archivará y distribuirá los datos de esta misión innovadora”.

Acerca de Galileo

Galileo es actualmente el sistema de navegación por satélite más preciso del mundo y presta servicios a más de cuatro mil millones de usuarios en todo el mundo. Todos los teléfonos inteligentes vendidos en el Mercado Único Europeo ahora están garantizados con Galileo. Además, Galileo está marcando la diferencia en los campos del transporte ferroviario y marítimo, la agricultura, los servicios de sincronización financiera y las operaciones de rescate.

Galileo es un programa emblemático del Programa Espacial de la UE, gestionado y financiado por la Unión Europea. Desde sus inicios, la ESA ha liderado el diseño y desarrollo de los sistemas espaciales y terrestres, así como la adquisición de lanzamientos. EUSPA (la Agencia de la UE para el Programa Espacial) actúa como proveedor de servicios de Galileo, supervisando el mercado y las necesidades de la aplicación y cerrando el círculo con los usuarios.

Para más información sobre Galileo: https://www.usegalileo.eu