Hệ thống định vị Galileo là một hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) được xây dựng bởi Liên minh châu Âu. Galileo khác với GPS của Hoa Kỳ và GLONASS của Liên bang Nga ở chỗ nó là một hệ thống định vị được điều hành và quản lý bởi các tổ chức dân dụng , phi quân sự
Nội dung chính
1. Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống GALILEO
a. Lịch sử phát triển
Hệ thống định vị Galileo là một hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) được xây dựng bởi Liên minh châu Âu
- Từ năm 1999 Cộng đồng chung Châu Âu đã có những nhận thức về sự phụ thuộc vào hệ thống GPS của Mỹ và muốn độc lập khỏi hệ thống.
- Dự án nghiên cứu hệ thống GALILEO được bắt đầu triển khai thực hiện từ năm 1999 do 4 quốc gia Châu Âu Pháp, Đức, Italia và Anh Quốc
- Hệ thống định vị Galileo được đặt theo tên của nhà thiên văn học người Ý Galileo Galilei nhằm tưởng nhớ những đóng góp của ông
- Nhà thiên văn học Galileo – Galilei ( 1564-1642)
- Vào 26/3/2002 Hội đồng chung Châu Âu đã quyết định tiến hành đề án GALILEO với chi phí tổng cộng khoảng 3,5 tỉ Euro, trong đó khoảng 1,1 tỉ giành cho giai đoạn xây dựng.
- Ngày 28/12/2005, cơ quan Không gian Châu Âu (ESA) đã phóng vệ tinh GIOVE-A lên quỹ đạo địa tĩnh, bắt đầu bước thử nghiêm cho Chương trình Hệ thống định vị toàn cầu Galileo trị giá 4 tỉ USD.
- Hệ thống dự kiến sẽ hoạt động đầy đủ và đi vào sử dụng 2008 (theo kế hoạch ban đầu, nay vẫn chưa). Vệ tinh sẽ được phóng bằng tên lửa Ariane V của Cộng đồng Châu Âu và sẽ hoạt động được trong 18 năm.
- Đến năm 2010 toàn bộ hệ thống sẽ được hoàn thành: 30 vệ tinh Galileo và các trung tâm điều khiển tại mặt đất, 2 trung tâm chính tại Oberpfaffenhofen (Đức) và Fucino (Ý), 1 dự bị tại Tây Ban Nha.
b. Các giai đoạn phát triển
Kế hoạch xây dựng hệ thống Galileo được chia ra lam 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 2001- 2005: Hoàn thành việc thiết kế hệ thống, phóng thử 2 đến 4 vệ tinh để bước đầu xác nhận tính hợp lệ trong thiết kế quỹ đạobvệ tinh và các trạm điểu khiển.
Giai đoạn 2006- 2007: Tiếp tục phóng các vệ tinh còn lại và hoàn thành các trạm điều khiển. Khi đưa vào khai thác, toàn bộ hệ thống sẽ có 2 trung tâm vận hành mặt đất, một ở gần Munich của Đức và một ở Fucino cách Rome (Italy) 130 km về phía Đông. Từ ngày 18 tháng 5 năm 2007, EU đ. chính thức nhận việc điều hành toàn bộ dự án Galileo từ một nhóm gồm 8 công ty tư nhân gọi là European Satellite Navigation Industries-nhóm này đã từ bỏ dự án Galileo từ đầu năm 2007.
Giai đoạn 2008: Hoàn thành hệ thống và tuyên bố đưa hệ thống vào khai thác thương mại.
Tất cả vệ tinh của hệ thống này do Công ty Không gian Ariane phụ trách công tác phóng.Cụ thể:
- Là tổ chức đi đầu chủ yếu của chương trình Galileo, Cục Hàng không vũ trụ châu Âu có kế hoạch lần lượt phóng 3 lần và 2 lần tên lửa Soyuz vào năm 2013, 2014, mỗi lần tên lửa mang theo 2 vệ tinh của hệ thống Galileo.
- Ngoài ra, Cục Hàng không vũ trụ châu Âu cũng có kế hoạch vào năm 2014 sử dụng một quả tên lửa Ariane được cải tạo đặc biệt để phóng 4 vệ tinh hệ thống Galileo trong 1 lần, đến năm 2015 tiếp tục sử dụng loại tên lửa này để phóng 2 lần
- Theo Cơ quan vũ trụ châu Âu, đến năm 2014, sẽ có 18 hệ tinh Galileo được đưa vào không gian, đủ để bắt đầu triển khai dịch vụ này một cách rộng rãi. Đến năm 2020 dự kiến hệ thống sẽ hoàn thành với chùm quỹ đạo gồm 27 vệ tinh.
2.Cấu trúc của hệ thống Galileo
a. Phần không gian.
- 30 vệ tinh (27 vệ tinh hoạt động chính và 3 vệ tinh dự phòng)
- Độ cao quỹ đạo: 23.222 km (quỹ đạo tầm trung) quỹ đạo trung bình đo bằng đồng hồ nguyên tử là 14h,
- Phân bố trên 3 mặt chính, góc nghiêng 56º
- Tuổi thọ thiết kế của vệ tinh: > 12 năm
- Trọng lượng vệ tinh: 675 kg
- Kích thước vệ tinh: 2,7 m × 1,2 m × 1,1 m
- Năng lượng từ pin mặt trời: 1500 W (tại thời điểm tuổi thọ thiết kế)
- Chu kỳ quay của vệ tinh: 14 giờ
- Mỗi mặt phẳng quỹ đạo có 10 vệ tinh trong đó có 1 vệ tinh dự trữ.
b.Phần điều khiển.
- Gồm 2 trung tâm điều khiển Galileo được xây dựng trên lãnh thổ Châu Âu và 20 trạm sensor Galileo để nhận dữ liệu
- Các trung tâm điều khiển chủ yếu là kiểm soát trạng thái hoạt động của các vệ tinh, dự đoán quỹ đạo, đồng bộ hóa thời gian của các vệ tinh và cập nhật thông tin về vị trí của các vệ tinh
- Hệ thống galileo khác với các hệ thống khác là khả năng cung cấp thông tin về chất lượng định vị cho 1 vùng nhất định nào đó
- Các vệ tinh galileo truyền tín hiệu ở 3 dải tần số khác nhau:
- 1164 – 1215 MHz
- 1266-1300 MHz
- 1559-1591 MHz
- Hệ thống sẽ truyền tổng cộng 10 loại tín hiệu định vị trong đó có 6 loại tín hiệu dành cho các dịch vụ mở và bảo hiểm nhân mạng, 2 tín hiệu dành cho các dịch vụ thương mại và 2 tín hiệu còn lại dành cho dịch vụ an ninh công cộng và tín hiệu cứu nạn
c. Bộ phận sử dụng.
- Cũng giống như bộ phận sử dung của các hệ thống định vị khác thì bộ phận sử dụng của hệ thống định vị GALILEO cũng có các thiết bị thu nhận và phát tín hiệu đã dịch mã ỏ tại các trạm thu ở mặt đất đến người sử dụng thông qua các thiết bị thu và nhận tín hiệu tương hỗ.
3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Galileo
- Đến nay, hệ thống Galileo có 4 vệ tinh đang hoạt động trên quỹ đạo, với hai vệ tinh phóng lên vào trung tuần tháng 10 năm ngoái. Các vệ tinh này phục vụ cho giai đoạn kiểm thử trên quỹ đạo (In-Orbit Validation) của hệ thống. Theo nguyên lý, để sử dụng dịch vụ định vị cung cấp bởi hệ thống Galileo đòi hỏi bộ thu phải tiếp nhận tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh trên tại cùng thời điểm.
- Ngày 17/12/2012, Trung tâm NAVIS thành công trong việc tiếp nhận và giải mã tín hiệu hệ thống Galileo, nhưng vào thời điểm đó hệ thống thử nghiệm phát các bản tin giả, không chứa dữ liệu hợp lệ nên không thể sử dụng dịch vụ định vị.
- Ngày 27/3 vừa qua, từ 9h15 đến 11h, lần đầu tiên cả 4 vệ tinh thử nghiệm PFM, FM2, FM3, FM4 cùng xuất hiện trên bầu trời Hà Nội và phát đi các bản tin định vị tiêu chuẩn của dịch vụ mở Galileo E1 Open Service.
- Tại thời điểm đó, bộ thu Navisoft do Trung tâm NAVIS phát triển đã thu nhận tín hiệu, giải mã bản tin định vị và cuối cùng lần đầu tiên thành công trong việc xác định vị trí thông qua sử dụng dịch vụ định vị mở của hệ thống Galileo. Hình ảnh bên trên chỉ rõ vị trí do Navisoft xác định được (các điểm màu vàng).
- Ngoài ra, bộ thu Navisoft của NAVIS còn có khả năng hoạt động với tín hiệu hệ thống GPS, cũng như trang bị khả năng phối hợp đồng thời tín hiệu đến từ hai hệ thống GPS và Galileo cho một giải pháp định vị, dẫn đường chung.
4. Ứng dụng của Galileo
- Nhờ Galileo, châu Âu sẽ có một hệ thống dẫn đường riêng bằng các vệ tinh định vị thông minh, và điều đó sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho nền kinh tế của khu vực và cuộc sống hàng ngày của người dân.
- Theo kế hoạch, hệ thống Galileo sẽ chính thức được đưa vào khai thác từ năm 2014 và sẽ cung cấp các dịch vụ vệ tinh chất lượng cao như hệ thống chỉ đường chính xác, quản lí giao thông đường bộ, các ứng dụng phục vụ nghiên cứu vũ trụ và giao dịch ngân hàng an toàn. Galileo được EU thiết kế với mục đích dân dụng và hướng đến loại bỏ sự phụ thuộc của châu Âu vào GPS.
- Xét về mặt kỹ thuật, những hình ảnh, thời gian và tín hiệu định vị của Galileo có độ chính xác hơn hẳn GPS của Mỹ. Galileo sẽ xác định vị trí bằng công nghệ real-time, tức là dựa vào thời gian truyền tín hiệu để xác định vị trí cần tìm. Với tốc độ truyền tín hiệu cực nhanh, gần như tức thời, Galileo được trông đợi có thể xác định một vật thể trên mặt đất với sai số trong khoảng 1 mét.
Vì là hệ thống định vị đầu tiên phục vụ cho mục đích dân sự, Galileo còn hứa hẹn rất nhiều lợi ích về mặt kinh tế, xã hội và khoa học kỹ thuật.
Cụ thể:
Nhờ độ chính xác cao của Galileo, hệ thống quản lý giao thông tại nhiều nước có thể được tự động hóa hoàn toàn, giúp các cơ quan chức trách theo dõi chặt chẽ và chính xác mọi hoạt động lưu thông trên các tuyến xa lộ, giám sát hiệu quả các điểm kẹt xe, tai nạn,
Galileo có khả năng kết nối với các chip đặt biệt gắn bên trong điện thọai di động, biến chiếc máy điện thoại nhỏ bé thành thiết bị định vị vô cùng tiện lợi, nhờ đó rất tiện cho việc giám sát, theo dõi các đối tượng tội phạm, khủng bố sử dụng điên thoại di động.
Còn nhiều nữa các tiện ích đa dạng của Galileo. Nó giúp du khách trong tương lai xác định được những nhà hàng, khách sạn, trạm bưu điện, máy rút tiền ATM ở nơi gần nhất. Nó giúp các nhà khoa học thực hiện các chuyến khảo sát thực địa nhanh và hiệu quả.
Galileo còn mang ý nghĩa quan trọng về mặt chính trị: nó giúp châu Âu và cả nước đối tác giảm lệ thuộc vào hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ, tăng cường tính độc lập trên nhiều lĩnh vực chính trị, quân sự, khoa học kỹ thuật, và các hoạt động do thám, phòng chống tội phạm .
-Liên minh châu Âu kỳ vọng Galileo sẽ trở thành dịch vụ định vị toàn cầu hàng đầu trên thế giới nhờ tính chính xác và độ tin cậy cao hơn.
Hiện nay,hệ thống galileo được kỳ vọng sẽ thúc đẩy một ngành kinh doanh trị giá hàng tỷ euro và xâm nhập vào nhiều thị trường do có nhiều ứng dụng thực tiễn. Theo ước tính, đến năm 2015 sẽ có hơn 400 triệu người sử dụng định vị vệ tinh.
Hệ thống Galileo có ý nghĩa quan trọng đối với Liên minh châu Âu, nó không chỉ có thể làm cho cuộc sống của con người thuận lợi hơn, mà còn đem lại lợi ích
– Hiệu quả kinh tế khả quan cho công nghiệp và thương mại của EU.
– Điều quan trọng hơn là, EU từ đó sẽ sở hữu hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu của riêng họ, giúp phá vỡ thế độc quyền của hệ thống GPS Mỹ, từ đó giành được vị thế có lợi trong làn sóng cạnh tranh công nghệ cao toàn cầu, càng có khả năng tạo điều kiện để xây dựng quốc phòng độc lập cho châu Âu.
