Beitrag 12

GalileoSat

Dipl.-Ing. Kai Pankow, Prof. Dr.-Ing. Reinhard Müller
Hochschule Wismar, Fachbereich Seefahrt


Was ist Galileo, was ist GalileoSat?

Galileo ist eine Initiative der Europäischen Union (EU) und der Europäischen Raumfahrtsbehörde (ESA). Es umfaßt die Entwicklung, Indienststellung und den Betrieb eines modernen globalen Navigationssatellitensystems. Der Betrieb von Galileo wird unter ziviler Leitung stehen. GalileoSat ist die entsprechende Entwicklungsinitiative der Europäischen Raumfahrtsbehörde (ESA) für die Weltraum- und die entsprechenden Bodenkontrollsegmente.

Galileo ist der zweite Schritt Europas in Richtung Satellitennavigationstechnologie. Der erste Schritt auf diesem Weg ist bekannt unter dem Namen EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). EGNOS verbessert die Leistung der existierenden militärischen Systeme GIPS und GLONASS. EGNOS wird mit Hilfe der europäischen Dreiergruppe (Europäische Kommission, ESA und Eurocontrol) und einer Reihe von zivilen europäischen Luftfahrtinstitutionen betrieben.

Unter dem Gesichtspunkt der Sicherung der Kontinuität, Integrität und der Verbesserung der Leistungsfähigkeit, die mit der Technologie und Infrastruktur von EGNOS erreicht wurde, wird eine Strategie für die Weiterentwicklung von EGNOS und seine Integration in Galileo erarbeitet.

Im Galileo-System werden 21 oder mehr Satelliten Navigationssignale für die Nutzer weltweit liefern. Die meisten der Satelliten befinden sich auf kreisförmigen mittleren Erdumlaufbahnen (MEO). Sie können ergänzt werden durch geostationäre Satelliten, typischerweise drei über der europäischen Region. Die entsprechende Infrastruktur für Galileo am Boden wird ein globales Netz von Beobachtungsstationen und die dazugehörigen Systemkontroll- und Erdstationen umfassen. Galileo wird eine offene Systemarchitektur betreiben, die interoperabel mit GIPS und offen für Erweiterungen ist, je nach den spezifischen Serviceanforderungen.


Welchen Nuten hat Galileo für die Anwender?

Leistungsfähigkeit
Die Leistungsfähigkeit von Galileo wird weit über dem gegenwärtigen GPS-Standard-Positionierungsservice liegen. Galileo wird allen Nutzern eine Genauigkeit von wenigen Metern liefern.

Servicegebiete
Galileo ist ein globales System, das seinen Service weltweit liefert. Seine Konstellation ist optimiert, um Länder hohen Breitengrades zu bedienen.

Serviceklassen
Galileo wird mindestens zwei verschiedene Serviceklassen anbieten. Der Basisservice wird jedem kostenlos zugänglich sein. Ein "Controlled AccessService (CAS)" (Service mit kontrolliertem Zugriff) wird mit Verfügbarkeits- und Zuverlässigkeitsgarantien angeboten werden. Dieser wird nur für registrierte Nutzer verfügbar sein.

Servicegarantien
Sicherheitskritische Anwendungen sind Anwendungen, wo ein unentdeckter System- fehler sofort zu schwersten Risiken führen würde (z.B. in der zivilen Luftfahrt). Sicherheitskritische Anwendungen erfordern Zertifizierung und internationale Standardisierung. Durch seine zivile Kontrolle und entsprechende Leistungs- und Servicegarantien kann Galileo solche Anforderungen erfüllen.

Zuverlässigkeit
Registrierte Nutzer des Premium-Services werden durch Zuverlässigkeitsrichtlinien geschützt werden, die das kommerzielle Risiko im Falle eines Systemversagens begrenzen.

Ergänzende Datenkommunikation
Viele der zukünftigen Value-Added-Services basieren auf dem Positionierungssignal einerseits und auf den Möglichkeiten für Kommunikationsdienstleistungen andererseits. Eine zweckbestimmte Nutzlast für Kommunikationszwecke wird für Galileo in Betracht gezogen. Diese könnte Kommunikationsmöglichkeiten bieten, die auf die Bedürfnisse des Echtzeitverkehrsmanagements zugeschnitten sind.

Kompatibilität und Interoperabilität Galileo wird zusammen mit einem fortgeschrittenen GPS das zukünftige Global Navigation Satellite System (GNSS) bilden. Galileo und GPS werden unabhängige Systeme sein, aber vollständig kompatibel und interoperabel, um den Anwendern maximalen Nutzen zu liefern. Die kombinierte Nutzung beider Signale ist entscheidend, um das für bestimmte Anwendungen erforderliche Leistungsniveau zu erreichen.


Welche Anwendungen gibt es für Galileo?

Der Markt
Der Satellitennavigationsmarkt ist groß - nicht nur hinsichtlich der Quantität sondern auch was die Vielfalt betrifft. Es wird geschätzt, daß der europäische Markt für Ausrüstung für Satellitennavigationsnutzer zwischen 2005 und 2025 bei 88 Milliarden Euro liegen wird, der Markt für Dienstleistungen bei 112 Milliarden im gleichen Zeitraum. Der Exportmarkt für die europäische Ausrüstungsindustrie, der von Galileo geschaffen wird, wird auf etwa 70 Milliarden Euro geschätzt. Insgesamt sind das 270 Milliarden Euro. Der Markt wird in den nächsten Jahren weiterhin beträchtlich wachsen, was es der europäischen Industrie gestatten wird, erfolgreich an einem der dynamischsten Hightechmärkte teilzuhaben.
In den letzten Jahren wurden neue, vielversprechende Märkte erschlossen. Der Schwerpunkt hat sich verlagert von traditionellen Anwendungen in der zivilen Luftfahrt und bei maritimen Diensten auf Anwendungen für den Straßenverkehr. Mehr als 77% des Marktvolumens befindet sich im Segment Straßenverkehr. Zivile Luftfahrt, maritime und Eisenbahnanwendungen werden auf jeweils 1 geschätzt, aber die Zertifizierung der Galileo-Dienstleistungen wird deren Anteile vergrößern.

Anwendungen im Straßenverkehr
Die europäische Verkehrspolitik sieht sich einer stetig steigenden Anzahl von Autos gegenüber, einer wachsenden Nachfrage nach Mobilität, aber begrenzten Ressourcen, um die terrestrische Infrastruktur adäquat anzupassen. Folglich ist die Notwendigkeit der Einrichtung eines harmonisierten Verkehrsmanagementsystems auf der Basis der Satellitennavigation und des Satellitenpositionierungsservice sowie auf der Basis der entsprechenden Datenkommunikation die logische Schlußfolgerung.
Bei Verkehrsmanagementsystemen auf der Basis der Satellitennavigation erhält der Nutzer aktuelle Informationen zur Verkehrs- und Wettersituation. Das On-Board-Navigationssystem des Nutzers wird diese Informationen zusammen mit seiner Datenbasis, bekannten Ziel- und persönlichen Präferenzen benutzen, um die optimale Route und Geschwindigkeit vorzuschlagen.
Verkehrskontrolle, die durch Satellitennavigation unterstützt wird, beschränkt den Zugang zum Straßennetz eines speziellen Gebiets. Der Zugang wird entweder mit einer Berechtigung gewährt oder durch die Zahlung einer Gebühr, die abhängig ist von Parametern wie Nutzertyp, Fahrzeug und Zeit. Dies ist eines der effektivsten Werkzeuge zur Verringerung unerwünschten Verkehrs in den Innenstädten und zur Stimulierung der Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel.
Öffentliches und privates Fuhrparkmanagement gestatten es dem Dispatcher eines Fuhrparks, seine Fahrzeuge im Verkehr zu beobachten, ihre Einsatzhäufigkeit zu regeln und ihre Einsätze dynamisch zu planen.
Notrufdienste übertragen die absolute Positionierung, die von Galileo bestimmt wurde, im Notfall an ein Call Centre. Entsprechende Geräte werden in Zukunft zur Standardausrüstung von fast jedem Auto gehören.

Zivile Luftfahrt
Die Anwendung der Satellitennavigation in Verbindung mit einem geeigneten Kommunikationssystem wird kürzere Flugrouten, einen schnelleren Zugang zu Flughäfen durch vereinfachte Navigationsverfahren und, kurz gesagt, eine effektivere Nutzung der vorhandenen Flugzeugflotte und der Flughafeninfrastruktur ermöglichen. Darüber hinaus wird Galileo den Endanflug und die Landung auf den meisten Flughäfen entsprechend der CAT-1-Anforderungen gestatten, was die Sicherheit der Passagiere verbessert und die Kosten der terrestrischen Infrastruktur bedeutend verringert.

Der maritime Sektor
Auf dem maritimen Sektor wird die Satellitennavigation zur Schiffsnavigation in allen Phasen einer Fahrt angewendet. Sie wird zur Fischereikontrolle genauso verwendet wie für Containertracking und Seenotfallsysteme. Containertracking ist ein exzellentes Beispiel dafür, wie Galileo für multimodales Fuhrpark- oder Flottenmanagement eingesetzt werden kann.

Eisenbahn
Der Markt für Anwendungen bei der Eisenbahn befindet sich noch in einem frühen Stadium. Trotzdem fassen Bahnbetreiber die Nutzung von Galileo für Wagenparkmanagement, Signalisierung und Zugkontrolle ins Auge.

Anwendungen außerhalb des Transportwesens
In der Landwirtschaft wird die Satellitennavigation verwendet, um die Anwendung von Dünger und Pestiziden zu minimieren und die Erträge zu maximieren, eine Technologie, die "Präzisionsanbau" genannt wird. Satellitenpositionierung spielt eine wichtige Rolle bei der Offshore-Erkundung, sowohl für die Erkundungsarbeiten selbst, für den Betrieb und die Versorgung der Plattformen als auch für die genaue Lokalisierung von Lagerstätten.
Anwendungen in der Vermessung oder der Geodäsie sind weit verbreitet. Satellitentechnologie, mit der geeigneten Zusatzausrüstung, kann zum Beispiel sogar helfen, Deformationen von Staudämmen im Millimeterbereich zu bestimmen.
Die Satelliten liefern nicht nur Positionierungssignale, sondern auch eine globale Bezugseinheit. Der Timingmarkt, hauptsächlich für die Synchronisation von Kommunikationssystemen und als Frequenzstandard für Kraftwerke, wächst schnell.


Welchen makroökonomischen Nutzen hat Galileo?

Der makroökonomische Nutzen von Galileo resultiert aus:

  • Verkauf und Export von Nutzerausrüstung
  • Bereitstellung von Value-Added-Services
  • möglichen weiteren Nutzeffekten, die der Gesellschaft als Ergebnis der Nutzung des Systems entstehen und
  • Entwicklung, Aufbau und Betrieb von Galileo

Zwei verschiedene Szenarios wurden von KPMG untersucht: Ein Szenario mit Galileo und GPS, die parallel arbeiten und ein Szenario mit GPS allein. Von größtem Interesse ist der Nutzen, der sich für Europa aus Galileo ergeben wird, verglichen mit dem aus GPS allein. Der makroökonomische Nutzen und die Beschäftigungszahlen basieren auf Schätzungen der Investitions- und Betriebskosten für Galileo. Der betrachtete Zeitraum von 2005 bis 2025 entspricht zwei Generationen von Satelliten.

Für den Aufbau von Galileo ist eine Vorausinvestition von insgesamt 2,2-3 Milliarden Euro erforderlich. Wenn Galileo in Betrieb ist, wird dies einen zusätzlichen makroökonomischen Nutzen durch Verkauf von Ausrüstung und durch die Bereitstellung von Value-Added-Services von etwa 90 Milliarden Euro bringen; die entsprechende Rendite für die Regierungen über direkte und indirekte Steuern beläuft sich auf 45 Milliarden Euro - das Zwanzigfache der Vorausinvestition.

Verkauf von Ausrüstung
Der Verkauf von Ausrüstung bringt ökonomischen Nutzen sowohl für Lieferanten und Hersteller als auch für Anwender. Der Nutzen, den sie von einem Produkt oder einer Dienstleistung haben, ist größer als der Preis, der dafür bezahlt wurde. Für das Jahr 2025 wird ein Gesamtnutzen der Satellitennavigation von 135 Milliarden Euro und die Schaffung von 146 000 Arbeitsplätzen durch den Verkauf innerhalb Europas vorausgesagt. Dies stellt einen Anstieg von 47 Milliarden Euro dar, begleitet von 80 000 mehr Arbeitsplätzen im Vergleich zu dem Szenario mit GPS allein. Betrachtet man den Weltmarkt, so würde ein europäischer Anteil von 15-20% einem Exportwert von 70 Milliarden Euro entsprechen.
Der Markt des Straßentransports stellt den bestimmenden Sektor mit knapp 77 % dar, gefolgt von Anwendungen außerhalb des Transportwesens mit etwa 21 %.

Value-Added-Services
Das Marktvolumen der Dienstleistungen ist quasi-proportional zum Verkauf der entsprechenden Ausrüstung. Wenn Galileo realisiert ist, wird sich der ökonomische Gesamtnutzen auf 125 Milliarden Euro belaufen, während das GPS-Szenario nur zu 82 Milliarden Euro führen würde. Somit führt Galileo auf diesem Gebiet zu einem zusätzlichen makroökonomischen Nutzen von 43 Milliarden Euro und tausenden neuer Arbeitsplätze in Europa.

Entwicklung, Aufbau und Betrieb von Galileo
Die ökonomische Auswirkung von Entwicklung, Aufbau und Betrieb des Galileo-Systems ist mäßig. Galileo unterstützt etwa 20000 Arbeitsplätze direkt und indirekt während seiner Entwicklungs- und Herstellungsphase und 2200 während seines Betriebes.


Welche politische Dimension hat Galileo?

Souveränität Galileo
ist der Schlüssel dafür, daß Europa seine Souveränität im multimodalen Verkehrsmanagement erhält - insbesondere bei sicherheitskritischen Dienstleistungen -, durch ein System unter seiner eigenen, zivilen Kontrolle.

Verkehrsinfrastruktur
Die Satellitennavigation wird eine wichtige Rolle bei zukünftigen Telematiksystemen spielen und wird so zu einem unabdingbaren Bestandteil der zukünftigen integrierten Informations- und Verkehrsinfrastruktur.

Makroökonomischer Nutzen
Galileo ist von großer politischer Bedeutung für die Ökonomie und den Handel in ganz Europa, da es einen enormen makroökonomischen Nutzen schafft.

Standardisierung
Da Galileo in einem internationalen Rahmen realisiert wird, bietet es eine einzigartige Möglichkeit für Standardisierung und Zusammenarbeit unter europäischer Leitung.

Anwendungsindustrie
Galileo ist zwingend erforderlich als "Eintrittskarte" für die europäische Ausrüstungsindustrie und für die Serviceprovider zu einem großen Markt, der bisher klar von US-Unternehmen dominiert wird.


Wie soll Galileo finanziert werden?

Das Finanzierungskonzept der Europäischen Kommission für Galileo
Unter Berücksichtigung der gegenwärtigen Politik der USA, das Basis-GPS-Signal kostenlos zur Verfügung zu stellen, wäre es illusorisch sich vorzustellen, daß Galileo ausschließlich vom privaten Sektor entwickelt und angeboten werden könnte. Wie bei einer Anzahl von großen Infrastrukturprojekten im Rahmen der Transeuropäischen Netze wird eine beträchtliche öffentliche Finanzierung notwendig sein. Für Galileo würde dies insbesondere auf die Definitions-, Test- und Validierungsphasen zutreffen, in denen Grundlagenforschung, Konzeptionstests und die Entwicklung des Weltraumsegments durchgeführt würden.

Die Europäische Kommission und die Europäische Raumfahrtsbehörde haben daher einen Drei-Punkte-Finanzierungsplan aufgestellt:

  • substantielle Finanzierung auf europäischem Niveau über das EU-Budget, insbesondere über die Transport-TEN, und über das GalileoSat-Programm der ESA
  • Etablieren von Ertragsströmen, was sicherlich Regulierungsaktivitäten erfordern wird
  • Entwicklung einer Partnerschaft zwischen privatem und öffentlichem Sektor (PPP), um zusätzliche finanzielle Mittel zu erschließen.

Öffentliche Quellen der Finanzierung
Mehr als 1 Milliarde Euro wurden bereits in die EU- und ESA-Budgets für das Galileo-Programm für den Zeitraum 2000-2006 eingestellt.

Zusätzliche Quellen der Finanzierung

  • Identifizierung potentieller Ertragsströme, um die Beteiligung des privaten Sektors an zu machen, was es der Europäischen Investitionsbank (EIB) gestatten würde, einen Teil des Projekts zu finanzieren.
  • Eine Gebühr auf Receiver für alle satellitengestützten Navigationsarten, von der Art her ähnlich den existierenden obligatorischen Gebühren (z.B. für öffentlichen Rundfunk- und Fernsehempfang).
  • Erträge aus einem integrierten, komplementären Datenkommunikationssystem (Payload).

Geschätzte Kosten von Galileo
Die Kosten des Weltraumsegments und der erforderlichen Bodeninfrastruktur werden von der letztendlich gewählten Satellitenkonstellation abhängen. Einige Parameter, insbesondere schwebende internationale Vereinbarungen, müssen eingefroren werden, bevor das endgültige Design festgelegt werden kann. Es ist jedoch bereits möglich, ziemlich genaue Angaben zu den potentiellen Kosten von . Galileo aus den Arbeiten heraus, die von der ESA unter enger Beteiligung der Industrie durchgeführt wurden, zu machen. Die Gesamtkosten von Galileo über den Zeitraum von 1999-2008 werden zwischen 2,2 und 3 Milliarden Euro liegen, abhängig von dem Ausmaß des gemeinsamen Betriebes zusammen mit GPS und der Verwendung terrestrischer Systeme. Innerhalb dieses Budgets werden 800 Millionen Euro der industriellen Entwicklung der Weltraumsegmente von Galileo und der entsprechenden Bodenkontrollsegmente gewidmet.

Sich wiederholende Kosten (Betriebs- und Unterhaltungskosten entsprechend der oben beschriebenen Optionen) liegen zwischen 140 Millionen und 205 Millionen Euro pro Jahr, beginnend im Jahr 2008. Es sollten jedoch einige Einsparungen bei den Kosten der gegenwärtigen terrestrischen Navigationsdienste möglich sein.

Grundlagen der PPP (Public Private Partnership)
Die PPP bezieht im allgemeinen den privaten Sektor ein, der bis zu einem gewissen Grad an der Bereitstellung von öffentlichen Dienstleistungen der Art beteiligt ist, wie sie traditionell von zentralen oder lokalen öffentlichen Stellen zur Verfügung gestellt wurden. Unter Berücksichtigung des großen Spektrums sozialer und politischer Gegebenheiten in Europa nimmt diese Partnerschaft viele Formen an

  • private Verwaltung öffentlicher Vermögenswerte.
  • bauen-besitzen-betreiben (-übertragen) im privaten Sektor.
  • Ratenkaufvereinbarungen (Finanzierung durch den Verkäufer).
  • Bereitstellung einer Dienstleistung für die Öffentlichkeit als Nebenprodukt einer kommerziellen Tätigkeit.

Viele PPP-Modelle werden mittels einer "Spezialunternehmens"-Gesellschaft ("Special Purpose Vehicle" company (SPV)) ins Leben gerufen, die von den späteren Investoren gegründet werden, um als privater Partner zu handeln.
In Abhängigkeit von der jeweiligen Dienstleistung oder dem Vermögenswert kann der private Sektor Wertschöpfung betreiben, indem er seine speziellen Fachkenntnisse in das Projekt einbringt.
Mit dem wachsenden Druck auf die öffentlichen Finanzen wurden einige Regierungen in Europa stark von der Finanzierung durch den privaten Sektor angezogen, zu Bedingungen, die nicht als öffentliche Kreditaufnahme angesehen werden.
Die Bereitstellung einer öffentlichen Dienstleistung könnte als Nebeneffekt Möglichkeiten für den privaten Sektor zur Schaffung zusätzlicher Gewinne bieten, was es dem privaten Sektor gestattet, eine Dienstleistung billiger anzubieten als dies einer öffentlichen Einrichtung möglich wäre. Der öffentliche Sektor könnte sich in vielen Fällen ein Recht auf einen Anteil an zusätzlichen Gewinnen sichern.


Wie soll Galileo verwaltet werden?

Galileo ist ein einzigartiges Projekt, das einen weiten Bereich von politischen, ökonomischen, kommerziellen und Sicherheitsinteressen umfaßt. Es wird eine Organisationsstruktur benötigen, die diesen einzigartigen Charakter und die Auswirkungen der ins Auge gefaßten KKK-Finanzierung widerspiegelt. Daher ist eine dreistufige Verwaltungsstruktur angedacht:

  • Die politische und strategische Stufe, die von den EU-Institutionen realisiert werden sollen.
  • Ein Programm-Management-Ausschuß, der für die Leitung des Projekts, Angebote und Vertragsbestandteile verantwortlich sein soll. Dieser würde sich schließlich zu einer Aufsichtsorgan in der Betriebsphase entwickeln (die Galileo-Administration).
  • Die KKK-Vehicle-Company, verantwortlich für Projektlieferung und - später - Sy-stembetrieb.

Wie sieht der Zeitplan vors Galileo aus?
Entsprechend der Anfangsplanungen wird Galileo spätestens 2008 voll betriebsfähig sein, wobei der Beginn der Signalübertragung 2005 sein wird. Da die Vorlaufzeit äußerst wichtig für den kommerziellen Erfolg von Galileo ist, werden die Validierung im Orbit und das Testprogramm, das von 3 bis 5 Satelliten durchgeführt werden wird, sich mit der Serienproduktion und der Stationierungsphase der restlichen Satelliten überschneiden.


Wie soll die Kooperation auf internationaler Ebene aussehen?

Die Europäische Kommission hat eine Reihe von Möglichkeiten für die internationale Kooperation für Galileo untersucht.

Die USA
Es gibt zwischen den USA. und Europa einen Konsens, daß zwei unabhängige, aber kompatible Systeme die Robustheit und mögliche Leistungsfähigkeit des Gesamt-GNSS (Global Navigation Satellite System) erhöhen würden und möglicherweise die Nutzung als einziges Navigationsmittel für bestimmte sicherheitsrelevante Anwendungen gestatten könnten. Eine solche Ausrichtung könnte beträchtliche Auswirkungen darauf haben, wie sich Galileo entwickelt sowie auch auf sein Kosten-Nutzen-Verhältnis.

Die Russische Föderation
Die Russische Föderation hat der EU ein gemeinsames Herangehen an die Entwicklung eines modernen globalen Navigationssatellitensystems vorgeschlagen. Die Herangehensweise könnte auf der Umwandlung von GLONASS in ein System unter ziviler Kontrolle basieren. Es wäre anfangs eine unabhängige Ergänzung zum GPS und würde sich allmählich in Galileo hineinentwickeln.

Andere Länder
Verschiedene andere Länder haben Interesse an einer Kooperation mit der EU gezeigt, um Nutzen aus GNSS-1 (EGNOS) zu ziehen und um GNSS-2 (Galileo) ins Auge zu fassen. Kontakte in dieser Richtung sind geknüpft worden mit mittel- und osteuropäischen Ländern, der Türkei, der Schweiz, Island, Ländern in der GUS, in Afrika und Südamerika, Kanada, Australien, Indien, Japan, China und Korea. Die globale Akzeptanz von Galileo und die europäische Herangehensweise an das GNSS im allgemeinen sollten beträchtlich zum kommerziellen Erfolg von Galileo beitragen.