2021年 12 月,聯盟號火箭將伽利略27號和28號送入太空
2022年8月29日,歐洲已在其伽利略星座內部署了兩顆新的伽利略衛星,在原來已經入軌的26顆在軌衛星基礎上,又增加了27號和28號衛星,這兩顆新衛星是于去年年底(2021年12月)發射入軌的。他們于2022年4月末進行了在軌測試審查,是由歐空局(ESA)、衛星制造商OHB和導航有效載荷制造商薩里衛星技術有限公司(SSTL)聯合進行。ESA指出,當時發現有效載荷的性能非常好,“在整個星座中是最好的”。隨后,歐空局和歐盟太空計劃署EUSPA對系統和操作進行了進一步的在軌測試審查,顯示出類似的結果。也就是說,這兩顆衛星投入使用是在2022年的詳盡測試活動之后進行的。在最近的一次通訊報道中,歐洲航天局(ESA) 表示,這一新的部署將顯著提高定位精度并改善伽利略系統的整體性能。這兩顆新衛星是第一次廣播伽利略新的和改進的導航電文的衛星。伽利略公共、開放服務的用戶將看到三個關鍵的改進:首先,更快的導航數據采集,將實現更快的首次定位。其次,將在具有挑戰性的環境中增強魯棒性,例如在城市的鬧市環境中,所謂的城市峽谷會掩蓋衛星的可見性。最后,現在更容易訪問導航電文中的時間信息。用于測試和廣播新導航電文的導航信號生成單元中的新軟件,是由意大利泰雷茲阿萊尼亞空間公司、SSTL、OHB 和歐空局合作開發。在2022年夏天,歐空局進行了一項單獨的、廣泛的測試活動,以確保增強信息與整個伽利略系統在單元、有效載荷、衛星、地面和系統層面的兼容性。EUSPA監督了額外的接收機測試,以確保這種兼容性擴展到目前市場上的伽利略接收機和芯片組。歐空局表示,新衛星是改進導航電文和軟件的理想測試平臺,升級信號的傳輸使團隊能夠確認成功實施并表征長期性能。ESA空間工程部門信號主管史泰芬蘭 瓦爾納表示,這些改進意味著伽利略用戶將在短短16秒內以兩倍的速度實現首次定位。歐空局伽利略全面運行能力衛星管理服務負責人巴斯蒂安·威廉斯表示,測試完成后,從2022年10月開始,新軟件可以上傳給已經在軌的每一顆伽利略衛星。
2014年,歐共體在任務層面上繪制了第一條伽利略演進線,并將它們放在所謂的歐洲全球導航衛星系統任務演進路線圖(EGMER)中。該文件討論了全球導航衛星系統任務在伽利略FOC之后的演變,還討論了全球導航衛星系統任務向其版本V3的演變。2016年晚些時候,EGMER發展成為演進高級文件(eHLD)。它確定了伽利略在2030-2040年期間實現的初步目標和性能要求,并解決了未解密和解密方面的問題。eHLD在任務層次上凝聚了歐共體和歐洲全球安全體系所收集的用戶發展需求,以及由歐共體和歐洲全球安全體系所執行的系統架構和技術分析。“伽利略在歐洲取得了重大成功,這些合同確保了它在未來很長一段時間內都將存在”,歐空局導航主任鮑爾 維忽也夫評論道。“伽利略第二代將代表進一步的科技進步,通過使用許多創新技術來保證系統前所未有的精度、穩健性和靈活性,從而造福全球用戶”。
在近年來開展的所有準備性開發活動的基礎上,歐空局積極參與所有領域的伽利略第二代(G2)采購,從2021年授予的關鍵第1批G2衛星和G2時鐘采購開始,現在已全面參與并準備其關鍵任務。明年的設計審查,將確認它們確實適合用途。2022年7月歐空局已經開始簽署第二代伽利略系統的其他一些合同。
此前,歐空局代表歐盟委員會簽署了兩項總金額為14.7億歐元的合同,用于設計和建造第一批歐洲第二代伽利略導航衛星。經過激烈的公開競爭過程,這些合同已授予泰雷茲 阿棱尼亞 空間(Thales Alenia Space,意大利)和空中客車防務與航天(Airbus Defence & Space,德國),以創建兩個獨立的衛星系列,總計12顆伽利略第二代衛星(G2)。隨著精度的提高,G2應該能夠為所有人提供分米級的精確定位。這些伽利略第二代(G2)衛星將徹底改變伽利略艦隊,加入目前在軌的第一代伽利略衛星(實際上目前的工作衛星只有23顆)。新的G2衛星將在短時間內建成,預計將在不到四年的時間內首次發射,使它們能夠盡快開始在太空運行。G2衛星將逐漸加入現有星座,它們將首次使用電力推進并配備增強型導航天線,它們的全數字有效載荷被設計為在軌道上輕松實現重新配置,使他們能夠通過新穎的信號和服務,積極響應用戶不斷變化的需求。新的星載技術包括電力推進,可將衛星從發射軌道推進到最終運行軌道,從而允許同時發射兩顆衛星,盡管它們的質量有所增加。衛星之間的衛星間鏈路將使它們能夠定期交叉檢查其性能,并減少它們對地面設施可用性的依賴。這些衛星還將配備更強大的導航天線、更精確的機載原子鐘,以及先進的抗干擾和防欺騙保護機制,以保護伽利略信號正常工作。
伽利略二代(G2)被認為是最先進的導航衛星,將代表著在過去的基礎上向前邁出的重要一步,并將納入通過歐盟和歐空局研發計劃開發的眾多技術升級。首次采用電力推進,并配備增強型導航天線,其全數字有效載荷被設計為在軌道上實現輕松地重新配置,使它們能夠通過新穎的信號和服務積極響應用戶不斷變化的需求。歐空局在今年7月份發布一套11項采購計劃,總金額最高約為9.5億歐元,旨在讓下一代衛星導航系統在2020年代后期開始運行并提供新功能。
總體而言,G2衛星將包含通過歐盟和歐空局研發計劃開發的眾多技術升級。但伽利略G2將通過對現有G1系統的一系列無縫升級和更改而產生,而不會中斷其任何服務。伽利略系統將由位于布拉格的歐盟空間計劃署EUSPA運營。ESA和EUSPA正在合作開發和運營伽利略系統。歐空局代表系統所有者歐盟負責伽利略衛星和相關地面基礎設施的設計、開發、采購和認證。歐空局對伽利略的開發進行技術監督。正如歐空局作為設計權威和系統開發的主要角色,監督第一代伽利略的開發,它也將對伽利略第二代做同樣的事情。G2衛星和時鐘已于去年采購,但現在輪到相關的地面基礎設施投入使用了。
這11項新采購涉及G2地面部分的關鍵領域——包括地面控制部分,用于監測、控制和提供所有伽利略衛星的服務,包括所需的安全監測水平——以及系統測試臺——這將允許驗證新功能和系統工程支持,根據需要利用專業技術專家加以推動。
新的G2采購一覽圖
新的G2采購,“這些伽利略第二代采購代表了歐洲向前邁出的重要一步,通過實施創新技術以確保精度提高一個數量級,同時提供豐富的新服務”,歐空局導航主任哈維爾 貝內迪克托評論道。“G2是歐洲的一項獨特計劃,是伽利略系統的一次雄心勃勃的演變,既包括傳統服務,也包括面向所有用戶的未來導航、定位和授時能力”。作為整個伽利略計劃的一部分,G2旨在確保長期提供全球超過30億人所依賴的伽利略傳統服務,以及在未來幾年內伽利略活動的指數級發展,促進歐洲工業在定位、導航和授時領域的領導作用。
伽利略不僅僅是它在太空中的衛星,全球地面網絡對于確保嵌入在軌道信號中的時間和定位信息的持續可靠性至關重要。伽利略的全球地面部分被描述為歐空局開發的最復雜的系統。它分為兩個部分:伽利略任務部分,負責監督衛星導航有效載荷的功能,包括其信號電文的生成,以及監督衛星自身功能的GCS,和防欺騙保護機制以保護伽利略信號。采購將建立在伽利略目前的地面部分,并且增加伽利略下一階段的新功能。這11項采購的結合將能夠引入大量新功能,針對即將到來的輔助和自動駕駛、自動飛行無人機和智能城市市場。
歐洲的伽利略第二代衛星已經采購,但現在輪到G2工作所需的相關基礎設施了。歐空局代表歐盟空間計劃署 (EUSPA)執行這七項新的采購,總財務金額高達約7.5億歐元(如果所有選擇權在未來五年內行使),并以歐盟委員會代表的歐盟的名義。這些采購解決了G2地面部分的關鍵領域——地球上使系統工作所需的基礎設施——以及測試臺,在系統開始工作之前模擬系統操作,它們包括:G2地面控制段 (G2GCS),用于確保完全控制G2衛星;G2在軌驗證地面任務段和安全設施(G2 GMS-GSF)——確保為伽利略用戶提供新的和傳統的能力;G2在軌驗證安全監控(G2 SEC MON)——監控伽利略系統所有元素的安全;G2系統測試臺(G2STB),用于監測伽利略星座以及開發和驗證所有新的G2功能,不包括安全的高精度PRS服務;G2公共監管測試臺(G2 PRSTB),用于監控伽利略PRS以及開發和驗證所有新的G2 PRS功能;G2安全鏈測試臺(G2SC),確保 G2系統的安全元素在空間、地面和接收機之間的完全兼容;G2灌裝設備(GS FD)加密元件,用于實現G2系統的不同安全元件之間的安全通信和初始化。采購還包括“系統工程和技術援助階段CDE”合同,召集歐洲關鍵專家,為ESA提供系統工程援助,以發揮系統工程的主要作用。
這11項采購的結合將能夠引入大量新功能,針對即將到來的輔助和自動駕駛、自動飛行無人機和智能城市市場。例如,目前正在為當前伽利略星座開發的高精度服務將提供免費的高精度誤差校正,以產生優于20厘米的精度,而緊急警報服務將在發生以下情況時立即向整個地區,發出警報一場迫在眉睫的災難。G2衛星與這些新的地面部分和系統測試臺采購相輔相成,將允許在未來進一步增強這些能力。
此外,這些G2采購將使伽利略計劃能夠利用G2衛星中實施的所有新功能,例如用于提高所有伽利略服務性能的衛星間鏈路。“準備所有這些采購需ESA、EUSPA和EC的許多專家在幾個月內進行令人印象深刻的協調,我們非常感謝他們所有人”。“他們將共同確保不僅最先進的G2衛星的升空、發射和早期軌道階段、在軌測試和驗證,而且還全面提供傳統服務和雄心勃勃的G2新能力.結果有望在定位、導航和計時方面取得進步”。“我們的目標是保持歐洲在該領域的領先地位:G2計劃的主要目標是確保伽利略仍然是世界上最先進的全球導航衛星系統,同時推進歐洲工業的主導作用”。這11項采購于去年年底啟動,并在今年7月份全面發布。對于部分合同,已經有超過25個產業聯合體被選中,將能夠進入最后的競爭階段。
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