Galileo – ta liigub siiski!
05.01.2013

Euroopa Liidu oma autonoomne ning GPSist täpsem satelliit-navigatsioonisüsteem Galileo pidi tööd alustama juba aastal 2008, kuid aasta 2011 lõpul saadeti orbiidile alles süsteemi kaks esimest satelliiti ja möödunud aasta oktoobris lisaks veel kaks. Seega – projekt Galileo liigub siiski.

Viimane revolutsiooniline samm navigeerimistehnikas toimus eelmise sajandi 70ndatel aastatel, mil USAs töötati välja uudne tehnika – globaalne satelliitnavigatsioonisüsteem GPS. Selles on ühendatud neli 20. sajandi tipptehnoloogiat – raadio-, kosmose-, aatom- ja elektronarvutustehnika – ning see võimaldab asukohta määrata enneolematu täpsusega peaaegu kõigis maakera paigus. Otsustavaks teguriks selle ülikalli, kümnemiljardilise süsteemi väljatöötamiseks sai vajadus määrata tuumaallveelaevade täpseid koordinaate tuumarakettide väljatulistamise hetkel, millest sõltub sihtmärkide tabamise täpsus.

Praktiliselt kõike, mida USA töötas välja sõjatehnika vallas, tegi N. Liit mõne aja pärast enam vähem samasugusena järele. Nii juhtus ka satelliitnavigatsioonisüsteemiga 1980ndatel, ainult selle nimeks sai Glonass.
Peagi mõistsid paljud, et kui juba globaalne navigatsioonisüsteem on olemas, siis on võimalik teha kasulikku äri signaalide vastuvõtuseadmete ning nende abil pakutavate teenuste müügiga. Suurima tähtsuse sai täpsete digitaalsete kaartide valmistamine ning nende elektroonilisel kujul vastuvõtuseadmetesse sisestamine. Tänapäeval ei ole navigatsiooniseadmed mitte üksnes autodes (lennukitest rääkimata), vaid ka uutes nutitelefonides ja isegi käekellades. GPS-satelliidid saadavad siiski kahte liiki infosignaale, millest ühed on tsiviilkasutuses ehk nn avatud, teised aga militaarotstarbelised ning krüpteeritud ja võimaldavad vastuvõtja asukohta määrata umbes kümme korda täpsemalt. Tsiviilotstarbeline GPS avati 1980. aastal. GPS topeltstandardite tagamõte oli/on selles, et sõjaliste konfliktide piirkonnas lülitatakse avalikuks kasutamiseks mõeldud signaalid välja (seda on lihtne teha maapealsest juhtimiskeskusest), et jätta vastase sõjatehnika „pimedusse”, omad aga saaksid seda kasutada. Venemaal anti Glonass tsiviilkasutusse alles 2007. aastal.

Oma maja on parem kui üürikorter
Satelliitnavigatsiooni tähtsust, mille üheks komponendiks on ka ülitäpne ajateenus, on võimatu ülehinnata. Põhimõtteliselt on meil kõigil Euroopas võimalus kasutada USA GPSi teenust, kuid igal juhul on kindlam tunne, kui sa ei pea mõtlema, mis saab siis, kui USA lülitab GPSi välja. Galileo ongi Euroopa Liidu oma autonoomne ning tsiviilotstarbeline satelliitnavigatsioonisüsteem. Sellise süsteemi otsustas EL luua juba eelmise sajandi lõpul.

Esimesed signaalide kontrollimise satelliidid saadeti orbiidile 2005 ja 2008. Siis aga sadas kaela majanduskriis ning finantsraskused panid asjale piduri. Uuesti hakkas asi liikuma käesoleval kümnendil. Esimesed kaks satelliiti saadeti orbiidile Euroopa kosmodroomilt Kourous (Prantsuse Guyana) möödunud aasta oktoobris ning tänavu oktoobris lisandusid neile veel kaks. Sellega on alanud nende orbiidil katsetamise etapp. Teenuseid hakatakse osutama 2014. aastal ning lõplikult peaks Galileo valmima 2020.

Ulme saab reaalsuseks
Paljudele tundub GPS-seadmete töö lausa ulmelise imena – kuidas ikka on see väike vidin võimeline kindlaks määrama asukoha koordinaate? Tundub üle mõistuse olevat. Püüame seda siis võimalikult lihtsalt ära seletada.

Asi põhineb geomeetrial ja matemaatikal. Geomeetriast on ammu teada võrrandid, mis võimaldavad välja arvutada iga ruumipunkti koordinaadid selle punkti kauguste põhjal mingist kolmest muust punktist, mille koordinaadid on meile teada. Navigatsioonisatelliitide liikumine toimub mööda kindlaid trajektoore nii, et nende asukohad (koordinaadid) on igal ajamomendil (satelliitidel on aja mõõtmiseks ülitäpsed aatomkellad, mis eksivad vaid sekundi võrra miljardi aasta jooksul) juhtimiskeskuses arvutatavad ning need andmed edastatakse satelliitide poolt väljastatavate raadiosignaalide abil. Vastuvõtja kaugus satelliitidest arvutatakse aga nende signaalide levimiseks kulunud aja järgi, korrutades selle signaali levimise kiirusega, mis on täpselt teada. Niisiis on põhimõtteliselt kõik nagu väga lihtne.

Aga GPSi portatiivne tasku- või randmevastuvõtja? Sinna ju aatomkella sisse ei topi! On siiski leitud üsna teravmeelne lahendus – kui lisaks kolme satelliidi signaalidele võetakse vastu ka neljandalt, on võimalik arvutada vastuvõtja elektronkellale vajalikud parandused. Samuti on satelliite võimalik mobiliseerida ühistööle – nagu „Teeme ära” talgute korras. Iga täiendavalt kinni püütud satelliidi signaalid aitavad GPS vastuvõtjal täpsustada mõõtmistulemusi, mida suurema arvu satelliitide signaale momendil püütakse, seda täpsemad on ka nende alusel arvutatud asukoha koordinaadid. Ka on mõõtmistulemused seda täpsemad, mida erinevamate nurkade all signaalid saabuvad.

Maa ja taeva koostöö
Nagu inimene vajab eluks ja tööks nii käsi kui jalgu, nii vajab ka satelliitnavigatsioonisüsteem lisaks satelliitidele ka suurt maapealsete kontroll- ja juhtimis- ning sidejaamade võrku. Galileo maapealsesse segmenti kuuluvad 40 sensorjaama, 9 uplink-jaama, 5 jälgimis- ning telemeetriajaama ja 2 juhtimiskeskust. Nende abil püütakse satelliitide signaale ja analüüsitakse nende täpsust, samuti arvutatakse nende koordinaatide täpsustused ning saadetakse vajalikud parandused ka aatomkelladele, sest maapealsetes keskustes on võimalik kasutada veelgi täpsemaid aatomkelli – nn tseesiumkelli. 30 satelliiti paigutatakse kolmele erinevale orbiidile 23 222 km kõrgusel, mille kaldenurk on 56° ekvaatori suhtes. Igal orbiidil on 9 satelliiti pidevalt töös ja üks reservis (n-ö pingil) ning valmis iga hetk kohustusi üle võtma, kui mõni saab vigastatud. Galileo satelliitide konfiguratsioon tagab parema „nähtavuse” kõrgematel laiuskraadidel ning suurema mõõtmistäpsuse kui GPS. Enamikul juhtudel jääb viga alla meetri ning erirakendused võivad seda vähendada isegi sentimeetrini. Samuti pakub uus süsteem teenustele ka garantiisid.

Galileo abistab kõiki
Kõiki Galileo võimalikke rakendusi on võimatu üles lugeda. Primaarne kasutusala on siiski liikluskorraldus – nii maal, merel kui ka õhus. Tihedasti asustatud Euroopas on sõidukite hulk kasvanud tohutu suureks ja on viimas liiklust tõelisse kriisi. 2010. aastal liikles Euroopa teedel 670 miljonit eraautot, 33 miljonit bussi ja veoautot ning 200 miljonit igasugust kaubaautot. Need tekitavad pidevalt liiklusummikuid kuni 10% teedest, tuues seeläbi majanduslikku kahju umbes 2% rahvuslikust kogutoodangust. Nende ummikute vältimiseks pakub uus süsteem tõhusat abi vastavate hoiatuste ja ümbersõidujuhiste näol, liiklemiseks kuluv aeg väheneb 10–20%. Aga aeg on ju raha! Lisaks väheneb keskkonna saastamine autode heitgaaside poolt.

Liiklusõnnetustes hukkub igal aastal umbes 40 000 (enamjaolt noort) inimest ja pool miljonit saab viga. Sellest tulenev kahju on 1,5–2,5% rahvuslikust kogutoodangust.

Galileo on peamine eeltingimus Euroopas kavandatava nn intelligentse transpordisüsteemi ITSi evitamiseks. Süsteemi baasil loodavad autode automaatjuhtimissüsteemid ADAS aitavad ohutumalt liigelda ja vältida kokkupõrkeid näiteks halva nähtavuse korral. Kui siiski peaks juhtuma avarii, teatab süsteem automaatselt päästeteenistusse avarii asukoha, mis edastab selle lähimale vabale kiirabiautole (neid on Euroopas 60 000). Et sageli on ohvrite elu päästmiseks vajalik abi kiire kohalejõudmine, siis rakendatakse kiirabiautole tema teel eriline vaba liiklusrežiim ka fooritulede abil.

Taksopargi dispetšeritel avaneb võimalus kiiremini teenindada kliente, bussipark võib ümber jaotada liinidel olevaid busse ja informeerida ootajaid järgmise bussi kohalejõudmise ajast.

Tulevikus võib autodel muutuda kohustuslikuks seadmed, mille abil saab efektiivselt teha liiklusjärelevalvet ning automaatselt registreerida kiiruseületajaid. See kõrvaldab teedelt liiklushuligaanid ja muudab liikluse seeläbi ka ohutumaks.

Tänu sellele süsteemile on võimalik vähendada autovargusi (Euroopas 500 000 aastas), kuna autosse saab paigaldada seadme, mis informeerib omanikku ning tema soovil ka politseid sõiduki asukohast ja liikumise suunast ning kiirusest. Esimesed sedalaadi GPSi baasil töötavad „pääsukesed” on juba turule jõudnud. Spetsiaalsele kontrollerile võib mobiiltelefoni teel saata päringu, seade vastab SMSiga kuni seitsmele etteantud numbrile auto täpse asukoha ja liikumise kiiruse ning suuna kohta. Auto asukohta on võimalik vaadata ka digitaalsel kaardil. Seadet võib programmeerida SMSide edastamiseks mingite regulaarsete ajavahemike järel või GSM-data kanali kaudu isegi pidevalt ja salvestada nii kogu läbitud marsruuti.

Telefoni teel saab juhtida ka auto alarmiseadmeid ja elektrisüsteemi ning peatada auto liikumine. Avarii korral võib kontrollerist saada andmeid sõiduki kiiruse ja suuna kohta viimase 8 sekundi jooksul, mis on suureks abiks liiklusõnnetuste korral süüdlase väljaselgitamisel. Aparaadi külge on võimalik ühendada ka näiteks diislikütuse nivoomõõturi andur, mis võib teavitada kütuse varastamise katsest. Seda laadi seadmed võimaldavad muuta odavamaks ka autokindlustuse. Galileo võimaldab vähendada kütusekulu 8–12 protsenti, heitgaaside hulka aga veelgi enam, kuna aitab valida sõidukile optimaalse teekonna ja sõidurežiimi.

Täpse ja töökindla satelliitnavigatsioonisüsteemi rakendamine lennunduses nii trassil kui ka lennujaamade läheduses ja maandumisel võimaldab vähendada lennukitevahelist vahemaad ning tihendada ohutut lennuliiklust. Ka laeva- ja rongiliiklus muutub ohutumaks, kiiremaks ning mugavamaks, samuti saab igaüks meist ohutumalt matkata, purjetada või mägedes ronida. Satelliidisüsteem võimaldab luua seadmeid, mis aitavad pimedatel inimestel ohutumalt liigelda või jälgida halva mäluga inimeste liikumist.

Täpse elektroonilise katastriregistri loomine vähendab sulitempe ja kohtuvaidlusi kinnisvaratehingutes. Põllumajanduses võimaldab erinevate kultuuride all olevate alade täpsemat mõõtmist ja õiglasemalt jaotada põllumajandustoetusi. Galileo baasil võib üles ehitada metsatulekahjude, naftareostuste ja üleujutuste automaatse häire- ja teavitamissüsteemi ning ennustada tektooniliselt aktiivsetes piirkondades maavärinaid ja vulkaanipurskeid.

Kõiki uusi rakendusi on võimatu üles lugeda. Üks on siiski kindel: Galileo abistab meid kõiki ja muudab meie elu meeldivamaks.

Tõusev ning arenev Ida
Satelliitnavigatsioon on uuel sajandil saanud omamoodi riigi tehnilise ja majandusliku arengu indikaatoriks. Selles mõttes püüavad kõrgemasse seltskonda trügida peale USA, Venemaa ja Euroopa Liidu ka Hiina, India ja Jaapan. Neist kõige ambitsioonikam on muidugi Hiina, kes on nõuks võtnud üksi välja arendada ei vähem ega rohkem kui terve autonoomse globaalse satelliitnavigatsioonisüsteemi. India ja Jaapan piirduvad siiski lokaalsete navigatsioonisüsteemidega. Hiina kui kompassi leiutanud riik nimetab oma alates 2000. aastast arendatavat süsteemi uhkusega Kompassiks (Beidou). Hiinal on ekvaatorilähedane geograafiline asend, mis võimaldab edukalt ära kasutada navigatsioonisüsteemi loomisel ka geostatsionaarseid (5) ja geosünkroonseid (3) satelliite. Käesoleva aasta lõpuks valmib hiinlastel lokaalne versioon, globaalne aga aastaks 2020, koosnedes 35 satelliidist. Mõõtmistäpsuseks planeeritakse 10 m.
Jaapan arendab regionaalset kvaasi-seniit satelliidisüsteemi QZS-1, mis koosneb kolmest kergelt kallutatud orbiidiga geosünkroonsest satelliidist, mis on võimelised töötama koos süsteemiga GPS. Mõõtmistäpsust loodetakse saavutada mõne detsimeetri piires.
India regionaalne satelliitnavigatsioonisüsteem IRNSS baseerub seitsmel satelliidil, millest kolm on geostatsionaarsed, nelja orbiidi apogee on 24 000 km ja perigee kõigest 250 km. Süsteem tagab mõõtmistäpsuse 20 m kogu India territooriumil ning 2000 km ümber India.

Eesti panus
Galileo satelliitidele antakse iga liikmesriigi poolt ka rahvapärased või oma nimed. Nende nimede leidmiseks korraldab iga riik 9–11aastaste laste kosmoseteemalise joonistusvõistluse, mille võitnud lapse nimi antaksegi konkreetsele satelliidile. Eestis esitati konkursile üle 700 ilusa pildi. Võitjaks osutus Kohtla-Järve kesklinna gümnaasiumi 5. klassi tüdruk Milena (sellise nime sai tüdruk sellepärast, et ta sündis millenniumi algusaastal) Kaznatšejeva. Joonistus eristus teistest oma kauni ulmelise ja dünaamilise kosmosekäsitluse poolest. Milenale anti Euroopa Komisjoni Eesti esinduses pidulikult üle ka vastav tunnistus koos tema nime kandva satelliidi mudeliga.

Sarnased artiklid