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Galileo

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Galileo
Logotipo do Galileo
União responsável União Europeia
Tipo Civil e comercial
Situação Serviços iniciais[1][2][3]
Operadores EUSPA e ESA
Cobertura Mundial
Precisão 20 cm, disponível ao público desde 24 de janeiro de 2023
Satélites previstos para operação 24[4]
Satélites operacionais 28[2]
Primeiro lançamento 28 de dezembro de 2005
Lançamento mais recente 17 de dezembro de 2025
Distribuição orbital Três planos em órbita terrestre média
Altitude orbital 23.222 km
Período orbital 10/17 de dia sideral, cerca de 14 horas, 4 minutos e 45 segundos
Repetição da trajetória 10 dias siderais
Custo da constelação inicial 10 bilhões de euros[5]
Lançamentos 14
Sítio oficial gsc-europa.eu, Centro Europeu de Serviços GNSS

Galileo é um sistema global de navegação por satélite, ou GNSS, criado pela União Europeia por meio da Agência Espacial Europeia, a ESA, e operado pela Agência da União Europeia para o Programa Espacial, a EUSPA.[6] Sua sede fica em Praga, na Chéquia,[7] e seus dois centros de operações terrestres ficam em Oberpfaffenhofen, na Alemanha, responsável sobretudo pelo controle dos satélites, e em Fucino, na Itália, responsável sobretudo pelo fornecimento dos dados de navegação.[8] O projeto, com custo de 10 bilhões de euros, começou a oferecer serviços limitados em 2016.[5][9][10] Seu nome homenageia o astrônomo italiano Galileu Galilei.

Um dos objetivos do Galileo é oferecer um sistema independente de posicionamento de alta precisão, para que as autoridades políticas e militares europeias não dependam do GPS dos Estados Unidos ou do GLONASS da Rússia, cujos operadores podem desativá-los ou reduzir sua precisão a qualquer momento.[11] Os serviços básicos, de menor precisão, são gratuitos e abertos a todos. Desde 24 de janeiro de 2023, o serviço de alta precisão também é gratuito. O serviço público regulamentado é reservado a usuários autorizados pelos governos.[12][13] O Galileo também oferece uma função mundial de busca e salvamento, ou SAR, como parte do sistema MEOSAR.

O primeiro satélite de testes do Galileo, o GIOVE-A, foi lançado em 28 de dezembro de 2005. Os primeiros satélites destinados ao sistema operacional foram lançados em 21 de outubro de 2011. O Galileo começou a oferecer capacidade operacional inicial em 15 de dezembro de 2016,[1] com serviços iniciais e sinal de baixa intensidade.[14] Em outubro de 2018, outros quatro satélites entraram em serviço, elevando o total de satélites ativos para 18.[15] Em novembro daquele ano, a Comissão Federal de Comunicações dos Estados Unidos autorizou o uso do Galileo no país.[16] Em setembro de 2024, a constelação tinha 25 satélites em operação.[2][17][18] A entrada em operação dos satélites da geração seguinte está prevista para depois de 2026. Eles substituirão os da primeira geração, que poderão então ser usados como reserva. A maior parte dos satélites do programa foi construída pela OHB, em Bremen, na Alemanha, com a participação da Surrey Satellite Technology, a SSTL, de Guildford, no Reino Unido.[19][20][21][22][23]

Em determinados locais, o Galileo tem maior precisão horizontal que o GPS. Com efemérides transmitidas pelos próprios satélites, o erro é inferior a 1 m, frente a 3 m no GPS.[24] Com correções em tempo real das órbitas e dos relógios, o erro de distância equivalente do sinal no espaço, ou SISRE, é de 1,6 cm, frente a 2,3 cm no GPS.[25][26]

História

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Sede da EUSPA, operadora do Galileo, em Praga

Objetivos

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Em 2008, uma equipe de engenheiros da Alemanha, da França e da Itália comparou as propostas desses três países para o Galileo e as reuniu em um único projeto. Os três países eram os maiores financiadores da ESA.[27] A União Europeia e a agência aprovaram oficialmente a primeira etapa do programa em 26 de maio de 2003. O sistema foi concebido sobretudo para uso civil e não limita a precisão das aplicações não militares. O GPS dos Estados Unidos, o GLONASS da Rússia e o BeiDou da China têm orientação mais militar.[28][29] O sistema europeu pode ser desligado por razões militares em circunstâncias extremas, como um conflito armado.[30] A Itália e a Alemanha lideraram o desenvolvimento da primeira geração,[31] enquanto a França assumiu maior participação no desenvolvimento da segunda geração, denominada Galileo Second Generation, ou G2G.[32][33][34]

Financiamento

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A Comissão Europeia enfrentou dificuldades para financiar a etapa seguinte do projeto. Em 2001, o Parlamento Europeu cobrou uma definição da participação financeira do setor privado e garantias de que o orçamento comunitário não cobriria a falta desses investimentos.[35] Em 17 de janeiro de 2002, um porta-voz do projeto afirmou que, devido à pressão dos Estados Unidos e às dificuldades econômicas, "o Galileo está quase morto".[36]

A situação mudou nos meses seguintes. Os Estados-membros da União Europeia decidiram que precisavam de uma infraestrutura de posicionamento e medição do tempo por satélite que os Estados Unidos não pudessem desligar facilmente em um conflito político.[37]

Em março de 2002, a União Europeia e a ESA concordaram em financiar o projeto, sujeito a uma revisão em 2003, concluída em 26 de maio daquele ano. O custo inicial, até o fim de 2005, foi estimado em 1,1 bilhão de euros. O planejamento previa lançar 30 satélites entre 2011 e 2014 e ter o sistema em funcionamento, sob controle civil, em 2019. O custo final foi estimado em 3 bilhões de euros, com a infraestrutura na Terra, construída em 2006 e 2007. Empresas e investidores privados deveriam pagar ao menos dois terços da implantação, e a União Europeia e a ESA dividiriam o restante. O serviço aberto básico seria gratuito para qualquer pessoa com um receptor compatível com o Galileo. Um serviço comercial criptografado, de maior largura de banda e precisão, seria cobrado. Em fevereiro de 2018, decidiu-se oferecer gratuitamente o serviço de alta precisão, ou HAS, que fornece dados de posicionamento por ponto preciso na frequência E6. O serviço de autenticação permaneceria comercial.[38] No início de 2011, os custos do projeto já superavam as estimativas iniciais em cerca de 50%.[39][40]

Tensões com os Estados Unidos

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Carta de dezembro de 2001 do subsecretário de Defesa dos Estados Unidos, Paul Wolfowitz, aos ministros dos Estados-membros da União Europeia sobre possíveis problemas de compatibilidade

O Galileo foi concebido como um GNSS civil da União Europeia, acessível a todos. Inicialmente, o GPS reservava o sinal de melhor qualidade aos militares e degradava de propósito o sinal para uso civil, um recurso chamado disponibilidade seletiva. Em 1996, o presidente Bill Clinton assinou uma diretriz para desativar esse recurso. Desde maio de 2000, o sinal civil deixou de sofrer essa degradação intencional.[41]

Como o Galileo foi projetado para oferecer a todos a maior precisão possível, superior à do GPS, os Estados Unidos temiam que um inimigo usasse seus sinais em ataques contra o país e seus aliados. Armas como mísseis usam sistemas de navegação por satélite para se orientar. A sobreposição inicial entre o sinal público regulamentado do Galileo e o código militar da nova geração do GPS dificultaria bloquear um deles sem afetar o outro. Os Estados Unidos queriam impedir que adversários usassem a navegação por satélite e, ao mesmo tempo, manter seu próprio acesso ao GPS. O interesse da China no Galileo aumentou a preocupação de autoridades estadunidenses.[42][43]

Em outubro de 2004, um representante europeu não identificado afirmou ao jornal The Business que autoridades estadunidenses haviam admitido tomar medidas irreversíveis contra satélites Galileo caso fossem usados em ataques às forças dos Estados Unidos. A possibilidade de abatê-los foi noticiada pela Agence France-Presse.[44][43] A União Europeia defendia que o Galileo era uma tecnologia neutra, disponível a todos os países e pessoas. As autoridades europeias resistiram inicialmente a alterar o projeto, mas chegaram a um acordo para que o Galileo usasse frequências diferentes. Isso permite bloquear ou interferir em um dos sistemas sem afetar o outro.[45]

GPS e Galileo

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Comparação das órbitas dos sistemas de navegação por satélite, das órbitas terrestres baixas às órbitas geoestacionárias e de descarte.[nota 1] A Terra e os cinturões de Van Allen estão em escala. A órbita geoestacionária fica a cerca de um nono da distância à Lua.[nota 2]

Uma das razões para desenvolver o Galileo como sistema independente era a possibilidade de os militares estadunidenses reduzirem de propósito a precisão das informações de posição do GPS por meio da disponibilidade seletiva. O GPS é usado em aplicações civis no mundo inteiro. Os defensores do Galileo argumentavam que a infraestrutura civil, como a navegação e o pouso de aeronaves, não deveria depender apenas de um sistema sujeito a essa limitação.[46]

Em 2 de maio de 2000, o presidente Bill Clinton desativou a disponibilidade seletiva. No fim de 2001, a entidade responsável pelo GPS confirmou que não pretendia reativá-la.[47] Em 18 de setembro de 2007, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos anunciou que os futuros satélites GPS III não teriam esse recurso.[48] Os primeiros GPS III foram lançados em 2018. A substituição dos satélites antigos por essa geração elimina gradualmente a possibilidade de usar a disponibilidade seletiva.[49][50] A modernização também prevê sinais compatíveis com o Galileo. O sinal civil L1C foi desenvolvido em conjunto pelos Estados Unidos e pela Europa para permitir que receptores usem os dois sistemas e melhorem a precisão do posicionamento.[51]

Cooperação com os Estados Unidos

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Em junho de 2004, a União Europeia assinou um acordo com os Estados Unidos e aceitou adotar a modulação de portadora binária deslocada BOC 1,1, ou BOC(1,1). A escolha permitiu a coexistência do GPS e do Galileo e o uso conjunto dos dois sistemas. A União Europeia também concordou em atender às preocupações mútuas com a proteção das capacidades de segurança nacional dos Estados Unidos e de seus aliados.[30]

Primeiros satélites experimentais, GIOVE-A e GIOVE-B

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O primeiro satélite experimental, o GIOVE-A, foi lançado em dezembro de 2005. O segundo, o GIOVE-B, foi lançado em abril de 2008. Depois da conclusão da validação em órbita, ou IOV, outros satélites foram lançados. Em 30 de novembro de 2007, os ministros dos Transportes dos 27 países da União Europeia chegaram a um acordo que previa o funcionamento do Galileo em 2013.[52] O prazo foi depois adiado para 2014.[53]

Financiamento e administração do programa

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Em meados de 2006, a parceria público-privada se desfez, e a Comissão Europeia decidiu estatizar o programa Galileo.[54]

No início de 2007, a União Europeia ainda não havia decidido como financiar o sistema. O projeto enfrentava uma crise por falta de novos recursos públicos.[55] O ministro dos Transportes da Alemanha, Wolfgang Tiefensee, duvidava que o consórcio conseguisse encerrar suas disputas internas. Apenas um satélite experimental havia sido lançado com sucesso.

A Comissão Europeia propôs uma revisão do orçamento de 2007 a 2013 para cobrir a falta de 2,4 bilhões de euros no financiamento público do Galileo. A proposta previa destinar 300 milhões de euros das atividades de pesquisa em transportes do sétimo programa-quadro ao sistema e transferir recursos disponíveis nas rubricas de agricultura e administração.[56]

Em novembro de 2007, houve acordo para transferir recursos dos orçamentos de agricultura e administração da União Europeia[57] e flexibilizar a licitação para atrair mais empresas europeias.[58]

Em abril de 2008, os ministros dos Transportes da União Europeia aprovaram o regulamento de implantação do Galileo. A decisão liberou 3,4 bilhões de euros dos orçamentos de agricultura e administração[59] e permitiu a contratação da construção das estações terrestres e dos satélites.

Em junho de 2009, o Tribunal de Contas Europeu publicou um relatório sobre as falhas de administração, os atrasos e os gastos acima do orçamento que haviam paralisado o projeto em 2007 e provocado novos atrasos e problemas.[60]

Em outubro de 2009, a Comissão Europeia reduziu de 28 para 22 o número de satélites com construção confirmada e planejou encomendar os seis restantes depois. Também anunciou que os primeiros sinais dos serviços aberto, público regulamentado e de segurança da vida estariam disponíveis em 2013. Os serviços comercial e de segurança da vida seriam oferecidos mais tarde. O orçamento de 3,4 bilhões de euros para o período de 2006 a 2013 era insuficiente.[61] Em 2010, o centro de estudos Open Europe estimou em 22,2 bilhões de euros o custo total do Galileo, do início do projeto até 20 anos após sua conclusão, inteiramente pago pelos contribuintes. As estimativas de 2000 previam 7,7 bilhões de euros, dos quais 2,6 bilhões seriam pagos pelos contribuintes e o restante por investidores privados.[62]

Em novembro de 2009, uma estação terrestre do Galileo foi inaugurada perto de Kourou, na Guiana Francesa.[63] O lançamento dos quatro primeiros satélites de validação em órbita estava previsto para o segundo semestre de 2011. O lançamento dos satélites de plena capacidade operacional, ou FOC, começaria no fim de 2012.

Em março de 2010, o orçamento disponível permitia financiar apenas os quatro satélites IOV e 14 FOC até 2014. Não havia recursos comprometidos para ultrapassar esses 60% da capacidade prevista.[64] Paul Verhoef, responsável pelo programa de navegação por satélite na Comissão Europeia, alertou para as consequências da limitação. Sobre a constelação de 18 satélites, afirmou que ela deixaria os usuários sem navegação por satélite durante três semanas por ano.

Em julho de 2010, a Comissão Europeia estimou novos atrasos e custos adicionais de 1,5 bilhão a 1,7 bilhão de euros, adiando a conclusão para 2018. Após a conclusão, o sistema precisaria de subsídios públicos de 750 milhões de euros por ano.[65] Previa-se gastar mais 1,9 bilhão de euros para completar a constelação de 30 satélites, com 27 operacionais e três reservas ativas.[39][66]

Em dezembro de 2010, os ministros da União Europeia reunidos em Bruxelas escolheram Praga, na Chéquia, para sediar o projeto.[67]

Em janeiro de 2011, o custo da infraestrutura até 2020 foi estimado em 5,3 bilhões de euros. Naquele mês, os telegramas diplomáticos divulgados pelo WikiLeaks mostraram que Berry Smutny, diretor-executivo da fabricante alemã de satélites OHB-System, havia chamado o Galileo de "uma ideia estúpida que atende sobretudo aos interesses franceses".[68] Em 2011, a BBC noticiou que seriam disponibilizados 500 milhões de euros, equivalentes a 440 milhões de libras esterlinas, para uma compra adicional, o que permitiria elevar o número de satélites operacionais de 18 para 24 em poucos anos.[69]

Lançamento de satélites Galileo em um foguete Soyuz, em 21 de outubro de 2011

Os dois primeiros satélites Galileo de validação em órbita foram lançados em 21 de outubro de 2011 por um Soyuz ST-B, a partir do Centro Espacial da Guiana.[70] Os outros dois foram lançados em 12 de outubro de 2012.[71] Em 2017, esses satélites podiam ser plenamente usados em posicionamento de precisão e geodésia, embora tivessem uso limitado na navegação.[72]

Em 1 de janeiro de 2018, havia outros 22 satélites de plena capacidade operacional encomendados. Os quatro primeiros pares foram lançados em 22 de agosto de 2014, 27 de março de 2015, 11 de setembro de 2015 e 17 de dezembro de 2015.[73]

Falhas nos relógios

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Em janeiro de 2017, seis masers passivos de hidrogênio, ou PHM, e três padrões atômicos de frequência de rubídio, ou RAFS, haviam falhado. Quatro satélites de plena capacidade operacional tinham perdido ao menos um relógio cada, mas nenhum havia perdido mais de dois. O funcionamento do sistema não foi afetado, pois cada satélite leva quatro relógios, dois PHM e dois RAFS.[74][75][76] A SpectraTime, fabricante suíça dos dois tipos de relógio, não comentou o problema.[77] A ESA e seus parceiros industriais concluíram que os relógios de rubídio precisavam de novos procedimentos de teste e operação. Os exemplares ainda não lançados também exigiam reparos. Para os masers passivos de hidrogênio, foram estudadas mudanças operacionais para reduzir o risco de falha.[74] A China e a Índia usam relógios atômicos da SpectraTime em seus sistemas de navegação por satélite. A ESA entrou em contato com a Organização Indiana de Pesquisa Espacial, a ISRO, que inicialmente informou não ter encontrado falhas semelhantes.[77][76] No fim de janeiro de 2017, porém, a imprensa indiana noticiou que os três relógios do satélite IRNSS-1A haviam falhado. O satélite fora lançado em julho de 2013, com vida útil prevista de dez anos, e seu substituto seria lançado no segundo semestre de 2017. Os relógios haviam sido fornecidos em um contrato de quatro milhões de euros.[78][79][80][81]

Em julho de 2017, a Comissão Europeia anunciou que as causas das falhas haviam sido encontradas e que medidas tinham sido adotadas para reduzir a possibilidade de novos problemas nos satélites em órbita.[82][83] Nos satélites ainda não lançados, a ESA substituiu um componente defeituoso que podia causar curto-circuito nos relógios de rubídio e aperfeiçoou os masers passivos de hidrogênio.[84]

Interrupções do serviço

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Entre 11 e 18 de julho de 2019, toda a constelação sofreu uma interrupção de sinal cuja causa não foi esclarecida de imediato.[85][86] Todos os satélites ativos passaram a constar como indisponíveis na página de situação do Galileo.[87] O incidente foi provocado por uma falha de equipamento na infraestrutura terrestre, que afetou o cálculo do tempo e das previsões orbitais.[88]

Em 14 de dezembro de 2020, a partir das 0h UTC, o Galileo sofreu uma queda de desempenho em todo o sistema durante seis horas.[89] Receptores GNSS que ignorassem o indicador de condição marginal dos dados poderiam apresentar um erro de pseudodistância de quase 80 km. O problema veio de um comportamento anormal de um relógio atômico terrestre usado na determinação do tempo. O sistema tem instalações de tempo de precisão que funcionam em paralelo nos centros de controle de Fucino e Oberpfaffenhofen. A falha ocorreu em Fucino enquanto a instalação de Oberpfaffenhofen passava por manutenção.[90]

Participação internacional

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Em setembro de 2003, a China ingressou no projeto Galileo. O país previa investir 230 milhões de euros nos anos seguintes, equivalentes a 302 milhões de dólares estadunidenses, 155 milhões de libras esterlinas ou 2,34 bilhões de yuans.[91] A participação chinesa foi depois restringida, e o país não pôde integrar a Autoridade Supervisora do Galileo, que substituiu a empresa comum responsável pela administração do programa.[43]

Em julho de 2004, Israel assinou um acordo com a União Europeia para participar do projeto.[92]

Em 3 de junho de 2005, a União Europeia e a Ucrânia assinaram um acordo para a entrada do país no projeto.[93] Em novembro daquele ano, Marrocos também ingressou no programa.[94]

Em setembro de 2005, foi anunciada a participação da Índia no Galileo.[95][96]

Em meados de 2006, a parceria público-privada se desfez, e a Comissão Europeia decidiu transformar o Galileo em um programa público da União Europeia.[54] Em novembro de 2006, a China optou por ampliar o BeiDou, que ainda era um sistema regional de navegação por satélite.[97] A decisão decorreu de preocupações com a segurança e com o financiamento do Galileo.[98]

Em 30 de novembro de 2007, os 27 Estados-membros da União Europeia aprovaram por unanimidade a continuidade do projeto, com bases na Alemanha e na Itália. A Espanha não havia aprovado a proposta na primeira votação, mas a aceitou no mesmo dia. A decisão permitiu a continuidade do Galileo. A Comissão Europeia havia alertado que o projeto não prosseguiria se não houvesse acordo até janeiro de 2008.[52]

Em 3 de abril de 2009, a Noruega aderiu ao programa, comprometendo-se a pagar 68,9 milhões de euros dos custos de desenvolvimento. Suas empresas passaram a poder disputar os contratos de construção. A Noruega não faz parte da União Europeia, mas é membro da ESA.[99]

Em 18 de dezembro de 2013, a Suíça assinou um acordo de cooperação para participar plenamente do programa e pagou 80 milhões de euros referentes ao período de 2008 a 2013. Como membro da ESA, o país já participava do desenvolvimento dos satélites, fornecendo os relógios de maser de hidrogênio. Sua participação financeira de 2014 a 2020 seria calculada pela fórmula aplicada à contribuição suíça ao programa-quadro de pesquisa da União Europeia.[100]

Em março de 2018, a Comissão Europeia anunciou que o Reino Unido poderia ser excluído de partes do projeto, sobretudo do serviço público regulamentado, após sua saída da União Europeia. A Airbus teria de transferir as atividades do segmento de controle terrestre de suas instalações em Portsmouth para um Estado-membro.[5] Autoridades britânicas buscaram orientação jurídica sobre a possibilidade de recuperar os 1,4 bilhão de euros investidos pelo Reino Unido, de um total de 10 bilhões gastos no projeto até então.[101] Em uma conferência do Instituto de Estudos de Segurança da União Europeia, Michel Barnier, negociador-chefe europeu para o Brexit, afirmou que a decisão britânica de deixar a União Europeia também significava deixar seus programas, entre eles o Galileo.[102] Em agosto de 2018, o governo britânico anunciou que estudaria a criação de um sistema de navegação por satélite concorrente após o Brexit.[103] Em dezembro, a primeira-ministra Theresa May anunciou que o país não buscaria mais recuperar o investimento. O ministro da Ciência, Sam Gyimah, renunciou ao cargo por causa da decisão.[104]

Descrição do sistema

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Segmento espacial

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Visibilidade da constelação a partir de um ponto na superfície da Terra

O planejamento de 2012 previa 15 satélites operacionais em 2015 e funcionamento pleno em 2020.[105] Os serviços iniciais começaram em 15 de dezembro de 2016.[1] As especificações previstas para a constelação eram as seguintes.

  • 30 satélites em órbita, com 24 em serviço pleno e seis reservas.
  • Altitude de 23.222 km, em órbita terrestre média.
  • Período orbital de 14 horas e 5 minutos. A cada 17 voltas, completadas em dez dias siderais, o satélite volta a passar sobre o mesmo local.[106]
  • Três planos orbitais, com inclinação de 56,0° e nós ascendentes separados por 120,0° de longitude. Cada plano teria oito satélites operacionais e duas reservas ativas.
  • Vida útil dos satélites superior a 12 anos.
  • Massa de 675 kg por satélite.
  • Corpo do satélite com dimensões de 2,7 × 1,2 × 1,1 m.
  • Envergadura dos painéis solares de 18,7 m.
  • Potência dos painéis solares de 1,5 kW no fim da vida útil.
  • Potência das antenas de navegação de 155 a 265 W.[26]

Segmento terrestre

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Centro de Controle do Galileo nas instalações do DLR em Oberpfaffenhofen
Antena de testes em órbita do Galileo na banda L, de 1.000 a 2.000 MHz, na estação da rede ESTRACK em Redu

A precisão das órbitas e dos sinais é controlada por um segmento terrestre composto por:

  • Dois centros de controle, em Oberpfaffenhofen e Fucino, responsáveis pelos satélites e pela missão.
  • Sete estações de telemetria, rastreamento e controle, ou TT&C, em Kiruna, Kourou, Numeá, Reunião, Redu e Papeete. Kourou tem duas estações.
  • Dez estações de envio de dados da missão aos satélites, ou ULS, com duas em cada local, em Svalbard, Kourou, Papeete, Sainte-Marie, na ilha de Reunião, e Numeá.
  • Estações sensoras de referência, ou GSS, distribuídas pelo mundo, com estações nas Ilhas Kerguelen e em São Pedro e Miquelão.
  • Uma rede de transmissão de dados entre todas as instalações.
  • Um centro de serviços em Madri, para atender aos usuários do Galileo.

Sinais

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O sistema transmite sinais nas faixas E1, a 1.575,42 MHz, E5, a 1.191,795 MHz, e E6, a 1.278,75 MHz. A faixa E5 é composta pelas subfaixas E5a, a 1.176,45 MHz, e E5b, a 1.207,14 MHz.[107]

Sinais dos satélites Galileo FOC
Parâmetro E1-IE1-QE5aE5bE6-IE6-Q
Frequência da portadora em MHz 1.575,421.575,421.176,451.207,141.278,751.278,75
Modulação CBOC (6, 1, 1/11)BOCcos (15, 2,5)AltBOC (15, 10)AltBOC (15, 10)BPSK (5)BOCcos (10, 5)

Em novembro de 2025, foi introduzido o componente de sinal quase piloto E5 para melhorar o desempenho do serviço aberto do Galileo. Seu objetivo é reduzir o tempo até a primeira determinação de posição, que costuma cair para cerca de um terço do tempo anterior.[108]

Serviços

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O Galileo tem quatro serviços principais.

  • Serviço aberto, ou OS. Gratuito para qualquer pessoa com equipamento compatível de uso comum, fornece tempo e posição com erro de até 1 m nas melhores condições, com receptor de dupla frequência.[109]
  • Serviço de alta precisão, ou HAS. Gratuito, oferece precisão de 20 cm e resulta da reformulação do antigo serviço comercial do Galileo.[110]
  • Serviço público regulamentado, ou PRS. Criptografado e restrito a órgãos governamentais autorizados, foi projetado para resistir a interferências e detectar problemas com segurança.[111]
  • Serviço de busca e salvamento, ou SAR. Opera em órbita terrestre média como parte do sistema MEOSAR do Programa Internacional Cospas-Sarsat.[112]

Relatórios trimestrais de desempenho

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Desde 2017, o Centro Europeu de Serviços GNSS publica relatórios trimestrais de desempenho do serviço aberto e do serviço de busca e salvamento. Em geral, as medições apresentam resultados melhores que as metas estabelecidas.[113]

No relatório do serviço aberto referente a abril, maio e junho de 2021, a precisão da distribuição do Tempo Universal Coordenado, ou UTC, foi igual ou inferior a 4,3 nanossegundos. O cálculo reuniu amostras dos 12 meses anteriores e ficou abaixo do limite de 30 nanossegundos. O erro do sinal no espaço, ou SISE, também ficou bem abaixo do limite de 2 m para receptores de frequência única e para os de dupla frequência, mais precisos.[114][115] A mensagem de navegação do Galileo informa as diferenças entre o tempo do sistema Galileo, ou GST, o UTC e o tempo do GPS, ou GPST, para facilitar o uso conjunto dos sistemas.[116][117]

No relatório do serviço de busca e salvamento referente a abril, maio e junho de 2021, as medições dos parâmetros de desempenho também foram melhores que as metas estabelecidas.[118]

Funcionamento

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Maser passivo de hidrogênio usado como relógio principal no sistema de tempo dos satélites Galileo
Protótipo de relógio atômico de rubídio para um satélite Galileo, construído em 2002

Cada satélite Galileo leva dois relógios atômicos principais de maser passivo de hidrogênio e dois relógios secundários de rubídio, independentes entre si.[119][120] Relógios atômicos precisos, estáveis e aptos a funcionar no espaço são necessários em qualquer sistema de navegação por satélite. A presença de quatro relógios permite manter o Galileo em funcionamento quando um deles falha. Os masers passivos de hidrogênio são quatro vezes mais precisos que os relógios de rubídio a bordo e têm desvio estimado de apenas um segundo a cada três milhões de anos. Um erro de um nanossegundo na medição do tempo corresponde a um erro de posição de 30 cm na superfície terrestre. Os relógios fornecem a referência temporal necessária para calcular quanto tempo o sinal levou até o receptor.[121][122][76]

Em cada satélite, um maser de hidrogênio funciona como relógio principal, e um relógio de rubídio permanece ligado e pronto para substituí-lo. Em condições normais, o maser em operação produz a frequência de referência usada para gerar o sinal de navegação. Se ele apresentar um problema, o relógio de rubídio assume imediatamente. Se o maser principal falhar, o segmento terrestre pode ativar o segundo maser para assumir a função em poucos dias. Uma unidade de monitoramento e controle faz a comunicação entre os quatro relógios e a unidade geradora de sinais de navegação, ou NSU. Ela transmite à NSU o sinal do relógio principal de hidrogênio e mantém em fase as frequências do relógio principal e da reserva ativa, permitindo a troca instantânea. As informações da NSU permitem calcular a posição do receptor por trilateração, a partir das diferenças entre os sinais recebidos dos satélites.

Os masers passivos de hidrogênio e os relógios de rubídio a bordo são muito estáveis ao longo de poucas horas. Se funcionassem indefinidamente sem ajustes, porém, acumulariam desvios. Por isso, são sincronizados regularmente com uma rede terrestre de relógios de referência ainda mais estáveis. Essa rede tem masers ativos de hidrogênio e relógios baseados no padrão de frequência do césio, com estabilidade a médio e longo prazo muito superior à dos relógios de rubídio e dos masers passivos. Os relógios terrestres ficam nas instalações de tempo de precisão que funcionam em paralelo nos centros de controle de Fucino e Oberpfaffenhofen. Eles também geram o tempo do sistema Galileo, o GST, referência mundial de tempo do sistema, comparada regularmente às realizações locais do UTC, denominadas UTC(k), dos laboratórios europeus de tempo e frequência.[123]

O funcionamento geral desses sistemas é apresentado no artigo sobre sistema de navegação por satélite.

Centro Europeu de Serviços GNSS

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O Centro Europeu de Serviços GNSS atende aos usuários do Galileo

O Centro Europeu de Serviços GNSS, ou GSC,[124] fica em Madri e faz parte do Galileo. Ele concentra a comunicação entre o sistema e seus usuários. Publica a documentação oficial, divulga os serviços existentes e planejados em todo o mundo, apoia a padronização e distribui almanaques, efemérides e metadados.

O serviço de atendimento do GSC[125] responde às dúvidas dos usuários e recebe notificações de incidentes. O atendimento está disponível continuamente, em todo o mundo, pelo portal do centro.

O GSC mantém atualizada a situação da constelação e informa sobre eventos previstos e imprevistos por meio dos avisos aos usuários do Galileo, ou NAGU.[126] Também publica a documentação de referência, informações gerais sobre os serviços e sinais e relatórios de desempenho.

Busca e salvamento

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O Galileo oferece uma função mundial de busca e salvamento como parte do sistema MEOSAR. Assim como os satélites GLONASS da Rússia, os GPS dos Estados Unidos e parte dos BeiDou da China, seus satélites levam um transponder que retransmite os sinais de socorro de 406 MHz das radiobalizas de emergência. O serviço de retransmissão do alerta, ou FLS, leva o sinal a um centro de coordenação de salvamento, que inicia a operação de resgate.[127][128][129][127]

Após receber o sinal de uma radiobaliza, o sistema SAR do Galileo pode enviar a ela uma mensagem de retorno, ou RLM, confirmando às pessoas em perigo que o alerta foi detectado. Essa resposta ao usuário foi uma novidade entre as constelações de satélites, pois o sistema Cospas-Sarsat anterior não oferecia confirmação de recebimento.[130] Em testes de fevereiro de 2014, realizados no Programa Internacional Cospas-Sarsat, o serviço de busca e salvamento do Galileo localizou 77% dos pedidos de socorro simulados com erro de até 2 km e 95% com erro de até 5 km.[131]

O serviço de retorno do Galileo, ou RLS, entrou em operação em janeiro de 2020 para todas as radiobalizas compatíveis.[132][133][134][135]

Constelação

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Situação dos satélites em 9 de setembro de 2026[2]
Grupo Satélites lançados Situação
Com sucessoCom falhaOperacionaisIndisponíveisRetirados de serviço
IOV 40301
FOC 282[nota 3]2541
G2G 00000
Total 3222842

Satélites de testes GIOVE

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Em 2004, o projeto Galileo System Test Bed Version 1, ou GSTB-V1, validou em solo os algoritmos de determinação de órbita e sincronização do tempo, ou OD&TS. Conduzido pela ESA e pela European Satellite Navigation Industries, o projeto forneceu à indústria os conhecimentos necessários para desenvolver o segmento de missão do Galileo.[136]

  • O GIOVE-A foi o primeiro satélite de testes do Galileo In-Orbit Validation Element, ou GIOVE. Foi construído pela Surrey Satellite Technology e lançado com sucesso em 28 de dezembro de 2005 pela ESA e pela empresa comum Galileo, ou GJU. Sua operação permitiu cumprir os requisitos de atribuição e reserva de frequências da União Internacional de Telecomunicações, a UIT, antes do prazo de junho de 2006.
  • O GIOVE-B, construído pela Astrium e pela Thales Alenia Space, tem uma carga útil mais avançada que a do GIOVE-A. Foi lançado com sucesso em 26 de abril de 2008, às 22h16 UTC, por um foguete Soyuz-FG com estágio superior Fregat, fornecido pela Starsem.[137]

Um terceiro satélite, o GIOVE-A2, seria construído pela SSTL e lançado no segundo semestre de 2008.[138] Sua construção foi cancelada após o sucesso do lançamento e da operação em órbita do GIOVE-B.

O segmento da missão GIOVE,[139][140] operado pela European Satellite Navigation Industries, usou os satélites GIOVE-A e GIOVE-B para obter resultados experimentais com dados reais e reduzir os riscos dos satélites IOV que viriam depois. A ESA organizou uma rede mundial de estações terrestres para coletar medições dos dois satélites com receptores GETR e permitir seu estudo sistemático. A Septentrio forneceu esses receptores e os primeiros receptores de navegação Galileo usados nos testes das etapas seguintes da implantação. A análise dos dados dos GIOVE-A e GIOVE-B confirmou o funcionamento de todos os sinais Galileo, com o desempenho de rastreamento esperado.

Satélites de validação em órbita

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Depois dos satélites experimentais, foram lançados quatro satélites Galileo de validação em órbita, ou IOV, mais próximos do projeto definitivo. Eles também receberam equipamentos de busca e salvamento.[141] Os dois primeiros foram lançados em 21 de outubro de 2011, do Centro Espacial da Guiana, por um foguete Soyuz.[142][70] Os outros dois foram lançados em 12 de outubro de 2012.[143] Com quatro satélites, tornou-se possível realizar os testes de validação necessários, pois receptores terrestres, como os de carros e celulares, precisam receber sinais de ao menos quatro satélites para calcular sua posição em três dimensões.[143] Os quatro satélites IOV foram construídos pela Astrium GmbH e pela Thales Alenia Space. Em 12 de março de 2013, eles permitiram a primeira determinação de posição do sistema.[144] A etapa seguinte à validação em órbita era a instalação dos satélites restantes para alcançar a plena capacidade operacional.

Satélites de plena capacidade operacional

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Modelo de um satélite Galileo

Primeiro lote FOC

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Em 7 de janeiro de 2010, foi anunciado que a OHB System construiria os primeiros 14 satélites de plena capacidade operacional, ou FOC. A Surrey Satellite Technology forneceria a carga útil de navegação. O primeiro lote da primeira geração, denominado Batch-1, compreende os satélites Galileo-FOC FM1 a Galileo-FOC FM14.

Os 14 satélites foram construídos por 566 milhões de euros, equivalentes a 510 milhões de libras esterlinas ou 811 milhões de dólares estadunidenses.[145][146] O contrato com a Arianespace previa 397 milhões de euros para os lançamentos, equivalentes a 358 milhões de libras esterlinas ou 569 milhões de dólares estadunidenses. A Comissão Europeia também anunciou um contrato de 85 milhões de euros com a Thales Alenia Space para o apoio ao sistema, que abrangia os serviços industriais necessários à integração e à validação pela ESA. A Thales Alenia Space subcontratou a Astrium GmbH para as atividades de desempenho e a Thales Communications para as de segurança.

Segundo lote FOC

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Em fevereiro de 2012, a OHB Systems recebeu uma encomenda de outros oito satélites FOC por 250 milhões de euros, equivalentes a 327 milhões de dólares estadunidenses, após vencer a proposta da EADS Astrium. O segundo lote da primeira geração, denominado Batch-2, compreende os satélites Galileo-FOC FM15 a Galileo-FOC FM22. A encomenda elevou o total para 22 satélites FOC.[147] Eles foram construídos pela OHB, com a participação da SSTL.[148]

Terceiro lote FOC

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Em junho e outubro de 2017, a OHB Systems recebeu duas encomendas adicionais, de oito e quatro satélites FOC, por 324 milhões e 157,75 milhões de euros, respectivamente. Esse terceiro e último lote da primeira geração, denominado Batch-3, compreende os satélites Galileo-FOC FM23 a Galileo-FOC FM34. Sua construção ficou a cargo da OHB, em Bremen, na Alemanha, com a participação da SSTL, em Guildford, no Reino Unido.[19][20][21][22][23] O terceiro lote completa o total de 34 satélites FOC.

Lançamentos FOC

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Em 7 de maio de 2014, os dois primeiros satélites FOC chegaram à Guiana Francesa para um lançamento conjunto previsto para o verão do hemisfério norte.[149] Eles deveriam ter sido lançados em 2013, mas problemas com o ferramental e a montagem da linha de produção atrasaram em um ano a fabricação em série. Os dois satélites, GSAT-201 e GSAT-202, foram lançados em 22 de agosto de 2014.[150] Receberam os nomes Doresa e Milena, de crianças europeias que venceram um concurso de desenho.[151] Em 23 de agosto, a Arianespace anunciou que uma anomalia no voo VS09 havia colocado os satélites em órbitas incorretas.[152] As órbitas elípticas impediam seu uso na navegação, mas os satélites puderam ser aproveitados em um experimento de física.[153]

Em 15 de dezembro de 2016, o Galileo começou a oferecer capacidade operacional inicial, com os serviços aberto, público regulamentado e de busca e salvamento.[1]

Satélites de segunda geração

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Em 2014, a ESA e seus parceiros industriais começaram os estudos dos satélites de segunda geração, ou G2G. As propostas seriam apresentadas à Comissão Europeia para lançamentos no fim da década de 2020.[154] Uma das ideias era empregar propulsão elétrica, dispensando o estágio superior no lançamento e permitindo colocar satélites de um mesmo lote em mais de um plano orbital.[155]

Em 20 de janeiro de 2021, a Comissão Europeia anunciou contratos de 1,47 bilhão de euros com a Thales Alenia Space e a Airbus Defence and Space, com seis satélites para cada fabricante.[33] A assinatura, prevista para 29 de janeiro, foi suspensa pelo Tribunal de Justiça da União Europeia após uma contestação da OHB SE, que havia perdido a licitação. A OHB alegou furto de segredos comerciais perante o Tribunal Geral e pediu a suspensão das assinaturas e a anulação da adjudicação. Em maio de 2021, a ESA informou que havia assinado os contratos para projetar e construir o primeiro lote G2G com a Thales Alenia Space e a Airbus Defence and Space.[156][157]

Os 12 satélites G2G terão carga útil de navegação inteiramente digital, propulsão elétrica, sinais e recursos de navegação aperfeiçoados, comunicação entre satélites e capacidade de reconfiguração em órbita. O número de relógios atômicos passará de quatro para seis. O aumento da carga útil elevará a massa de cada satélite para cerca de 2.300 kg. A propulsão elétrica, eficiente mas de baixo empuxo, somada à massa maior, fará com que os G2G levem até seis meses para chegar às órbitas de destino. Os satélites da primeira geração precisam de dez semanas.[158]

A vida útil prevista passará de 12 para 15 anos.[159][34] Em maio de 2025, seis satélites G2G estavam em produção.[160][161]

Aplicações e efeitos

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Projetos científicos

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Em julho de 2006, um consórcio internacional de universidades e instituições de pesquisa começou a estudar possíveis aplicações científicas da constelação Galileo. O projeto, chamado GEO6,[162] destinava-se à comunidade científica e buscava definir e implantar novas aplicações do sistema.

O GEO6 se voltava aos usuários científicos dos sistemas de navegação por satélite,[163][162] com o objetivo de desenvolver novos usos dos sinais GNSS, especialmente os do Galileo.[162]

O projeto AGILE,[164] financiado pela União Europeia, estudou os aspectos técnicos e comerciais dos serviços baseados em localização. Analisou os benefícios do Galileo e do EGNOS e sua combinação com outras tecnologias de posicionamento, como redes terrestres e redes locais sem fio. No decorrer dos projetos, foram implantados e demonstrados protótipos-piloto.

O consórcio selecionaria aplicações prioritárias com base no número potencial de usuários, nas receitas que poderiam gerar para a empresa operadora ou concessionária do Galileo, no alcance internacional e no grau de inovação. As aplicações seriam desenvolvidas durante o projeto para ampliar e melhorar o uso dos serviços EGNOS e aproveitar os testes do GSTB-V2 e da fase IOV do Galileo.

Todos os satélites Galileo levam conjuntos de retrorrefletores a laser, que permitem seu rastreamento pelas estações do Serviço Internacional de Medição a Laser.[165] A medição de distância a satélites por laser é usada para validar as órbitas do Galileo,[72] determinar os parâmetros de rotação da Terra[166] e obter soluções que combinem observações por laser e micro-ondas.

Receptores

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Celulares Samsung Galaxy S8+ recebendo sinais do Galileo e de outros sistemas de navegação por satélite

Os principais chips receptores GNSS são compatíveis com o Galileo, assim como centenas de aparelhos de uso final.[10] Os primeiros aparelhos Android com GNSS de dupla frequência, capazes de rastrear mais de um sinal de rádio de cada satélite, foram os da linha Huawei Mate 20, o Xiaomi Mi 8, o Xiaomi Mi 9 e o Xiaomi Mi MIX 3. No Galileo, esses aparelhos recebem as frequências E1 e E5a.[167][168][169] Em julho de 2019, o catálogo do Centro Europeu de Serviços GNSS reunia mais de 140 modelos de celulares compatíveis com o Galileo, dos quais nove tinham dupla frequência.[170] A União Europeia mantém uma lista atualizada de aparelhos compatíveis para usos em terra, no mar e no ar.[171] Em dezembro de 2018, foi anunciada a exigência de compatibilidade dos novos celulares com o Galileo para permitir a localização em chamadas ao número europeu de emergência, o 112.[172]

Desde 31 de março de 2018, os novos tipos de automóveis e veículos comerciais leves homologados na União Europeia devem oferecer o eCall. Esse sistema automático de emergência liga para o 112 e transmite dados de localização do Galileo em caso de acidente.[173][174]

Até o fim de 2018, o uso do Galileo não era autorizado nos Estados Unidos. Por isso, seu funcionamento no país variava entre os aparelhos capazes de receber seus sinais.[175] A Comissão Federal de Comunicações, a FCC, exigia licença para receptores de sinais de sistemas de radionavegação por satélite diferentes do GPS.[176] A União Europeia pediu uma dispensa dessa exigência para o Galileo, encaminhada em 2015. Em 6 de janeiro de 2017, a FCC abriu consulta pública sobre o pedido.[177] Em 15 de novembro de 2018, concedeu a dispensa, autorizando expressamente o acesso de aparelhos de consumo não federais às frequências E1 e E5 do Galileo.[178][179] Muitos aparelhos, entre eles celulares, ainda precisavam de atualizações do sistema operacional ou de outro software para usar os sinais nos Estados Unidos. A maioria dos celulares lançados a partir do Apple iPhone 6S e do Samsung Galaxy S7 já tinha o hardware necessário.[180]

Moedas

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O projeto europeu de navegação por satélite foi escolhido como tema de uma moeda austríaca de coleção de 25 euros, cunhada em 1 de março de 2006. A moeda tem um anel de prata e um núcleo de nióbio de cor marrom-dourada. No reverso, o núcleo mostra satélites de navegação em órbita da Terra. O anel mostra meios de transporte para os quais a navegação por satélite foi desenvolvida, com um avião, um carro, um caminhão, um trem e um navio porta-contêineres.

Ver também

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  • BeiDou, sistema global de navegação por satélite da China
  • GLONASS, sistema global de navegação por satélite da Rússia
  • Sistema de posicionamento global, sistema global de navegação por satélite dos Estados Unidos
  • EGNOS, sistema europeu que complementa os sinais de navegação por satélite

Notas

  1. ↑ Os períodos e as velocidades orbitais são calculados pelas relações e . Nessas expressões, é o raio da órbita em metros, é o período em segundos, é a velocidade em metros por segundo, N·m²/kg² e kg.
  2. ↑ A razão entre a distância da Lua e o raio da órbita geoestacionária varia de cerca de 8,6, calculada por 363.104/42.164, a 9,6, calculada por 405.696/42.164.
  3. ↑ Os dois satélites foram colocados em órbitas incorretas e nunca foram usados operacionalmente.

Referências

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Bibliografia

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Leitura complementar

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  • PSIAKI, M. L. "Block Acquisition of weak GPS signals in a software receiver". Proceedings of ION GPS 2001, the 14th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Salt Lake City, Utah, 11 a 14 de setembro de 2001, pp. 2838–2850.
  • BANDEMER, B., DENKS, H., HORNBOSTEL, A., KONOVALTSEV, A. "Performance of acquisition methods for Galileo SW receivers". European Journal of Navigation, vol. 4, n.º 3, pp. 17–19, julho de 2006.
  • VAN DER JAGT, Culver W. Galileo: The Declaration of European Independence. Dissertação, 2002. Cota JZ1254 .V36 2002. xxv, 850 p., ilustrada, 30 cm, acompanhada de um CD-ROM.

Ligações externas

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