Taiteilijan näkemys Galileo-järjestelmän satelliitteista radallaan. Kuva ESA. |
Satelliittipaikannus on nykyaikainen menetelmä suunnistaa
missä tahansa maapallolla. Satelliittipaikannusta käytetään kaikissa ilma- ja
meriliikenteen aluksissa, maaliikenteessä ja jopa jalankulkijat voivat käyttää
sitä etsiessään uusia palveluita kotiympäristöstään tai vaikka lomaillessaan
muualla kuin kotonaan. Paikannuspalveluiden suurkäyttäjät ovat jo nyt erilaiset
tavaraliikenne- ja huolintayritykset mitä moninaisimmissa sovelluksissa.
Aivan uutena tulokkaana on isojen rakennuskompleksien
sisäinen paikannus, joka voi muodostua erittäin kannattavaksi aina vain
suurempien ostoskeskuksien valmistuessa. Eikä tämä jää varmastikaan ainoaksi
paikannussovellukseksi, sillä ainakin lentokenttien maaliikenne alkaa olla jo
tänä päivänä riippuvainen tarkasta sisäisestä navigoinnista. Samoin isojen
satamien ja maaliikennekeskusten varastoalueet tulevat varmasti käyttämään
navigoitisovelluksia monissa tarkoituksissa. Paikannusta tarvitsevat myös vielä
kokeiluasteella olevat, mutta joidenkin vuosikymmenien kuluessa käyttöön otettavat
itsestään ohjautuvat kulkuneuvot niin henkilö kuin joukkoliikenteessä.
Yhdysvaltalainen GPS- ja venäläinen Glonas-järjestelmät
lienevät tuttuja monille kännykän tai tabletin käyttäjälle. Näiden lisäksi
markkinoilla on kiinalainen BeiDou [1] ja muutaman vuoden kuluessa käyttöön otettava
eurooppalainen Galileo-järjestelmä. BeiDou-järjestelmän markkinaosuus
kiinalaisilla markkinoilla arvellaan saavuttavan noin 30 % vuoteen 2015
mennessä.
Yleinen trendi on, että uudemmat järjestelmät ovat selvästi
tarkempia paikannuksessa kuin vanhat järjestelmät. Niinpä USA kuin Venäjä
ovatkin panostaneet omiin järjestelmiinsä viime vuosina runsaasti ja
uudistaneet niitä entistä tarkimmiksi. Muutaman vuoden kuluttua valmistuva eurooppalainen
Galileo-järjestelmä tulee hyvin kilpailluille markkinoille.
Galileo-navigaatiosateliittijärjestelmä (GNSS) on ollut
kehitteillä pari vuosikymmentä. Sen neljä ensimmäistä satelliittia on jo
avaruudessa 23 222 km korkeudella radalla, jonka inklinaatio[2] on 56°. Ratoja
on kaikkiaan kolme ja niihin sijoitetaan kolmekymmentä satelliittia, joista
kolme on varalla ja 27 otetaan käyttöön. Satelliiteilta kuluu yhteen
kierrokseen 14 tuntia ja missä tahansa maapallolla ainakin neljä satelliittia
on horisontin yläpuolella kaiken aikaa ja käytettävissä paikannukseen.
Paikannustarkkuus on yleensä se merkittävin argumentti
käytettävän menetelmän ja tekniikan valitsemiseen. Eurooppalaiset pyrkivät
lyömään USAn GPS-järjestelmän selkeästi suuremmalla paikannustarkkuudella;
tavoitteena on hieman alle 0,5 m tarkkuus missä tahansa maapallolla. Se tulee
olemaan kymmenkertainen GPS:ään verrattuna. Tieteellisteknisissä sovelluksissa
tarkkuutta voidaan parantaa vielä ainakin kymmenkertaiseksi[3].
Suurin paikannustarkkuuden parantuminen on napa-alueilla ja
pohjoisilla leveysasteilla. Niinpä Kanada ja Pohjois-Euroopan maat hyötyvät
erityisesti Galileo-järjestelmän tuomasta tarkkuuden lisääntymisestä verrattuna
GPS-järjestelmään. GPS-järjestelmän
valuvikana kun on pieni satelliittien määrä ja inklinaatioltaan liian pienet
radat. Myös satelliittiratojen korkeudet ovat matalammalla kuin
Galileo-järjestelmässä.
Paremman paikannustarkkuuden saavuttaminen on mahdollista
suuremmalla määrällä satelliitteja, tarkemmilla atomikelloilla (kaksi erilaista
jokaisessa satelliitissa) ja maa-asemien aikareferenssijärjestelmällä, jolla
jokaisen satelliitin kellot tahdistetaan uudelleen säännöllisesti. Näin
tarkkuus myös pystytään säilyttämään.
Suuremman paikannustarkkuuden lisäksi eurooppalaista
järjestelmää perustellaan riippumattomuudella USAn sotilaallisista
tarkoitusperistä. GPS-järjestelmän ylläpitäjänä kun on USAN
puolustusministeriö. Samoin Glonas-järjestelmä on Venäjän puolustusministeriön
ylläpitämä.
Suomalaiset ovat
mukana
Galileo navigointijärjestelmässä on mukana myös suomalaista
osaamista. Järjestelmän maa-asemille suomalaiset Space Systems Finland ja
CapGemini sekä CCC Group yritykset ovat toimittaneet tietokoneohjelmistoja.
Näiden lisäksi Patria on toimittanut satelliitteihin sijoitettua
elektroniikkaa. Taloudellisesti Suomen osuus näihin kahteen satelliittiin on
varsin vaatimatonta luokkaa, noin 10 miljoonaa euroa, mutta lisää kauppoja on
tulossa uusien satelliittien myötä. Seuraavat kaksi satelliittia on tarkoitus
laukaista avaruuteen ensivuoden puolivälin tietämillä.
Galileon rahoitus ja
talous
Galileo-järjestelmän kustantaa Euroopan komissio yhdessä
Euroopan avaruusjärjestön kanssa. Komissio vastaa myös järjestelmän toiminnan
johtamisesta ja päätöksenteosta. Alun perin rahoitusta pyrittiin saamaan
eurooppalaiselta teollisuudelta ja elinkeinoelämältä, mutta se ei onnistunut
riittävän hyvin. Tästä syystä projekti on jonkin verran myöhässä.
Taloudelliset odotukset ovat suuret sillä vuoteen 2024
mennessä arvioidaan Galileon hyödyttävän ja synnyttävän neljäntoista miljardin
euron markkinat. Vuoteen 2060 mennessä arvioidaan markkinoiden arvoksi jo
yhdeksänkymmentä miljardia euroa. Euroopan komissiolle järjestelmän
ylläpitäminen vaatii 800 miljoonaa euroa vuodessa. Hyöty tulee kasvavina
markkinoina ja yritysten liikevaihdon kasvuna.
EU:n ulkopuolelta vain Sveitsi ja Norja ovat Euroopan
avaruusjärjestön jäsenmaina pienellä rahallisella osuudella ja ovat mukana myös
Galileon hallinnossa.
Huomautukset
[1] BeiDou merkitsee Otavan asterismia Ison karhun
tähdistössä.
[2] Inklinaatio kaltevuuskulma verrattuna maapallon ekvaattoritasoon
nähden.
[3] Tieteellisteknisissä sovelluksissa tarkkuutta voidaan
parantaa kantoaaltojen vaihekulmamittauksin. Jälkilaskennan avulla voidaan
saavuttaa vielä tarkempia paikannuksia, kun tunnetaan toteutuneet satelliittien
radat. Kansainvälisten vertausjärjestelmien avulla voidaan saada muutaman millimetrin
tarkkuuksia. Suomessa Geotrimin VRS-korjaussignaalin avulla päästään 15 mm
tarkkuuteen vaakasuunnassa ja noin 25 mm tarkkuuteen korkeussuunnassa.
Tarkkuudet ovat jo nykyisin sellaisia, että mannerlaattojen liikehdintää
(laattatektoniikka) ja interglasiaalikauden aikaista maan kohoamista voidaan
hyvin seurata vuosittaisilla mittauksilla tai jopa joillakin siirroslinjoilla
aivan reaaliaikaisesti.