Nooit financierde de Europese Commissie zo’n duur en complex project als het satelliet-navigatie-systeem Galileo. Na flinke kostenoverschrijdingen en vertragingen nadert het project zijn ontknoping: om de aarde draaien nu 22 satellieten die je overal in de wereld exact vertellen waar je bent. Maar waarom investeert Europa eigenlijk in een eigen systeem naast het Amerikaanse GPS-systeem?
Beeld: ESA
Met afmetingen van slechts drie bij drie bij een halve millimeter is dit elektronische chipje niet bepaald indrukwekkend. Zijn staat van dienst is dat des te meer. De chip leidt wereldwijd het verkeer in goede banen, zorgt ervoor dat je moeiteloos het nieuwe adres van je vriend vindt en voorkomt dat je verdwaalt tijdens die lange bergwandeling. Hij is bovendien betrokken bij de aansturing van energie- en informatienetwerken en het verifiëren van banktransacties door middel van accurate tijdstempels.
Was navigeren op basis van satellieten eerst vooral een militaire aangelegenheid, sinds de jaren 90 heeft het een hoge vlucht genomen. Vanaf 1994 kun je zelf als particulier gebruikmaken van het Amerikaanse Global Positioning System (GPS). Je zet je ontvanger aan, wacht op satellietsignalen en binnen een paar minuten weet je jouw locatie tot op enkele meters precies. In een wereld vol smartphones en navigatieapparatuur is de term ‘GPS’ synoniem geworden voor satellietnavigatie.
Maar dat is iets te kort door de bocht. In 2016 kwam het Europese satellietnavigatiesysteem Galileo online. Als onafhankelijke ‘backup’ voor GPS, maar ook als een systeem dat de navigatiewereld naar een nieuw plan kan tillen. Het zorgde (in combinatie met GPS) voor een plaatsbepaling met een nauwkeurigheid van een paar centimeter, waarmee verbeterde toepassingen in zicht kwamen. Voor landbouwmachines die precies weten waar ze een gewas planten tot zelfrijdende auto’s die aan de hand van satellieten bepalen of ze binnen of buiten de lijnen rijden. Voor het snel checken van kadastrale grenzen tot volledig automatisch navigerende drones.
Was Galileo in 2016 met negen operationele satellieten nog geen volwaardig systeem – het werkte niet overal en niet erg precies – nu is dat met 22 actieve satellieten anders. Er is wereldwijde dekking en een precisie die nu al beter is dan die van GPS. Galileo bepaalt je locatie tot op anderhalve meter precies.
Er is nog een groot verschil: anno 2019 maken er daadwerkelijk mensen gebruik van Galileo. In 2016 ondersteunde nog geen enkel consumentenapparaat Galileo. Inmiddels vinden Galileo-ready chips in rap tempo hun weg naar bijvoorbeeld de nieuwste smartphonemodellen. Zeker een miljard mensen zouden momenteel al gebruikmaken van het Europese systeem. Vaak zonder dat ze dat weten.
Combineren
Voor Galileo is deze fase betrekkelijk rustig vaarwater, na stormachtige periodes. Het project dat in 2003 definitieve goedkeuring kreeg van de Europese Commissie stond vier jaar later al op losse schroeven vanwege de trage voortgang. Toch besloten de verantwoordelijke ministers ermee door te gaan. Uiteindelijk is Galileo zeker vijf jaar later klaar dan gepland en heeft het twee tot drie keer meer gekost dan de oorspronkelijke schattingen.
Galileo 2.0
De eerste Galileo-satellieten werden in 2011 gelanceerd. Met een levensduur van zo’n twaalf tot dertien jaar zijn ze over enkele jaren al aan vervanging toe. Paul Verhoef en ESA-collega’s denken nu na over de tweede generatie satellieten. Deze zou betere atoomklokken gebruiken voor een hogere precisie, maar ook sterkere zenders. Dat laatste is belangrijk voor kleine ontvangers met een laag vermogen. De nieuwe satellieten worden waarschijnlijk groter en zwaarder, wat uitdagingen voor de lancering naar een voldoende hoge baan oplevert. Wellicht krijgen de satellieten een extra aandrijving zodat ze op eigen kracht voldoende hoogte krijgen.
Ook waren er technologische hobbels. Belangrijke atoomklokken aan boord van satellieten gingen stuk en in 2014 werden twee satellieten in een verkeerde baan gelanceerd. Toch vormde dat geen serieuze bedreiging voor Galileo. Iedere satelliet heeft drie reserveklokken en de verkeerd gelanceerde satellieten kunnen met een softwareaanpassing nog steeds (een beetje) bijdragen aan het systeem.
Paul Verhoef is directeur navigatie bij de ESA en stuurt binnen de ruimtevaartorganisatie zo’n 500 mensen aan die samen Galileo ontwikkelen. Hij bleef altijd kalm. “Het is één ding als de politiek iets wil, het is iets anders om zo’n complex en duur technologieproject snel en binnen budget te leveren. Maar in vergelijk met GPS zijn we snel geweest, en de kosten zijn daarmee vergeleken ook veel lager.” Met de technische prestaties van Galileo is Verhoef tevreden, en die worden nog steeds beter. De betaalde dienst levert straks een precisie tot ongeveer twintig centimeter. Juist de combinatie van Galileo met GPS (en andere systemen) heeft voordelen. Niet alleen de precisie gaat verder omhoog, tot enkele centimeters, maar ook de betrouwbaarheid. “Rij je door een stad met hoge gebouwen dan heb je doorgaans zo’n 45 procent van de tijd ‘zicht’ op genoeg GPS-satellieten,” aldus Verhoef. “In combinatie met de Galileo-satellieten haal je 95 procent.”
Militaire oorsprong
Het prijskaartje voor Galileo staat momenteel op zo’n tien miljard euro dat de Europese Unie volledig betaalt. Dat astronomische bedrag heeft alles te maken met de benodigde infrastructuur in de ruimte en op de grond. Wereldwijd zijn er zo’n twintig stations en controlecentra die het satellietnetwerk aansturen. Zij checken de posities van de satellieten en controleren de atoomklokken aan boord.
Maar wat heeft Europa nu precies gekocht? Er was toch al GPS? Dat werkt voor particulieren al 25 jaar naar behoren. Als je het de betrokkenen zelf vraag – zo ook Paul Verhoef – dan hoor je het argument dat Galileo een ‘civiel project’ is, voornamelijk bedoeld voor burgers en bedrijven. Dat in tegenstelling tot GPS, GLONASS en BeiDou, de respectievelijk Amerikaanse, Russische en Chinese tegenhangers. Dat zijn systemen met een militaire oorsprong en bijbehorende militaire doeleinden. In theorie kunnen militairen bewust met de plaatsbepaling knoeien om een vijand om de tuin te leiden.
De vraag is of dat gevaar reëel is als er zoveel personen en bedrijven – waaronder in deze landen zelf – vertrouwen op zo’n systeem. Sabotage treft ook hen. De Amerikanen geven inmiddels aan dat ze hun systeem niet zullen verstoren, sterker nog, dat dit met de nieuwste generatie GPS-satellieten niet eens kan.
Volgens Verhoef is er meer. “Het gebruik van satellietnavigatie neemt nog steeds toe en is onderweg naar vier tot vijf miljard gebruikers. Uitval van een systeem levert grote problemen op. Het is volgens mij essentieel dat je een back-up hebt.” Bekijk je het plaatje economisch dan worden de belangen andermaal duidelijk, volgens Verhoef. “Wij hebben berekend dat zo’n tien procent van de totale wereldwijde economische activiteit afhankelijk is van satellietnavigatie. Dat komt op het conto van de logistieke wereld en door het synchroniseren van energie- en informatienetwerken die gebruikmaken van de accurate tijdbepaling uit satellietnavigatie. Je hebt het over een bedrag in de orde van een biljoen euro, een één met twaalf nullen.”
Maar wacht. Een vrachtwagen kan ook zonder navigatie rijden. Is het terecht om het belang van satellietnavigatie hiermee te rechtvaardigen? “De logistiek stort niet volledig in. Maar stel je voor, de transportsector presteert door een storing zo’n 0,1 procent slechter. Dat gaat nog steeds over een enorm bedrag. Ik denk dat het miljard dat we per jaar uitgeven in die zin eigenlijk wel meevalt.”
Galileo-exit
Hoe staat het oudere GPS-kamp tegenover de opkomende Galileo-club? Volgens Verhoef zijn het geen concurrenten maar is er sprake van ‘vriendelijk competitie’. “Ook GPS blijft in ontwikkeling. Waarschijnlijk hebben zij over een tijdje een betere precisie. En daarna wij weer”, zegt hij. Maar er is goed overleg, dat begon al voor de ontwikkeling van Galileo. De partijen waren al vroeg in gesprek om de systemen op elkaar aan te laten sluiten. Maar de samenwerking houdt ergens op. Niet álles wordt gedeeld, bijvoorbeeld de technologie waarmee een deel van de signalen worden versleuteld.
Galileo werd door de Europese Commissie besteld in een tijd dat brexit een scenario uit een horrorfilm leek. Inmiddels weten we beter. Tot frustratie van Groot-Brittannië betekent een vertrek uit de Europese Unie ook een Galileo-exit. Praktisch heeft dat tot gevolg dat er geen infrastructuur voor Galileo op Brits grondgebied mag staan. De stations op onder andere de Falklandeilanden en Ascension zijn ontmanteld. “We mogen geen geheime encryptietechnologieën gebruiken op plekken waar buitenlandse inlichtingendiensten erbij kunnen”, zegt Verhoef. “Overigens waren het juist de Britten die betrokken waren bij de ontwikkeling van die standaarden.”
Waar ziet Verhoef nog verbetering? “Wat betreft bekendheid is er veel te winnen voor Galileo”, zegt hij. “Mensen denken dat ze GPS gebruiken, terwijl ze feitelijk op Galileo vertrouwen. Die boodschap moeten we nog zien over te brengen.”
Hoe werkt Galileo?
Op een hoogte van ruim 24.000 kilometer trekken 22 satellieten (plus enkele reservesatellieten) iedere veertien uur een rondje om de aarde. Iedere satelliet zendt continu een radiosignaal naar de aarde. De satellieten zijn zo gepositioneerd dat je in theorie altijd zeven tot tien satellieten kunt ontvangen; in de praktijk lukt dat niet altijd door bijvoorbeeld de aanwezigheid van heuvels of gebouwen. Voor een plaatsbepaling zijn minimaal vier satellieten nodig. Dat gaat zo: de ontvanger vergelijkt signalen van verschillende satellieten. Daarmee bepaalt hij hoe lang de signalen er vanaf de satellieten over deden om (met de lichtsnelheid) het apparaat te bereiken. Hieruit volgt direct de afstand tot die satellieten, de precieze locatie en een zeer nauwkeurige tijdbepaling.
Deze bijdrage is te vinden in iBestuur magazine 30
