Введение
спутники; ˈdʒɔːve), или Galileo In Orbit Validation Element, – название двух спутников, построенных для Европейского космического агентства (ЕКА) для испытания технологий в орбите, предназначенных для системы позиционирования Galileo. Название было выбрано в честь Галилео Галилея, который открыл первые четыре естественных спутника Юпитера и позднее обнаружил, что их можно использовать как универсальные часы для определения долготы точки на поверхности Земли. Спутники GIOVE эксплуатируются сегментом "Миссия GIOVE" (GIOVE M) в рамках мероприятий по снижению рисков при орбитальной валидации (IOV) системы позиционирования Galileo.
; ˈdʒɔːve), or Galileo In Orbit Validation Element, is the name for two satellites built for the European Space Agency (ESA) to test technology in orbit for the Galileo positioning system. The name was chosen as a tribute to Galileo Galilei, who discovered the first four natural satellites of Jupiter, and later discovered that they could be used as a universal clock to obtain the longitude of a point on the Earth's surface. The GIOVE satellites are operated by the GIOVE Mission (GIOVE M) segment in the frame of the risk mitigation for the In Orbit Validation (IOV) of the Galileo positioning system.
Цель
Эти спутники валидации ранее были известны как Испытательный стенд системы Galileo (GSTB) версия 2 (GSTB V2). В 2004 году проект Испытательного стенда системы Galileo (GSTB) версия 1 (GSTB V1) проверил работу наземных алгоритмов определения орбит и синхронизации времени (OD&TS). Этот проект, возглавляемый ESA и Европейскими компаниями спутниковой навигации, предоставил промышленности фундаментальные знания для разработки сегмента управления миссией системы позиционирования Galileo. Спутники GIOVE передавали многочастотные сигналы дальномерения, эквивалентные сигналам будущей системы Galileo: L1BC, L1A, E6BC, E6A, E5a, E5b. Основной целью миссии GIOVE было тестирование и подтверждение приёма и характеристик новых кодовых модуляций, разработанных для Galileo, включая новые сигналы, основанные на использовании метода BOC (Binary Offset Carrier), в частности высокопроизводительного сигнала E5AltBOC.
GIOVE-A
Ранее известный как GSTB V2/A, этот спутник был построен компанией Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL). Основная цель его миссии – закрепить за Galileo частоты, выделенные Международным союзом электросвязи (МСЭ). Он оснащен двумя независимо разработанными цепочками генерации сигналов Galileo, а также предназначен для испытания конструкции двух бортовых рубидиевых атомных часов и орбитальных характеристик промежуточной круговой орбиты для будущих спутников. GIOVE A – первый космический аппарат, разработанный на базе новой спутниковой платформы SSTL Geostationary Minisatellite Platform (GMP), предназначенной для геостационарной орбиты. GIOVE A также является первым спутником SSTL, работающим не на низкой околоземной, а на средней околоземной орбите, и первым спутником SSTL, использующим развертываемые солнечные панели, ориентирующиеся на Солнце. Предыдущие спутники SSTL использовали солнечные батареи, закрепленные на корпусе, которые вырабатывают меньше энергии на единицу площади, так как не направлены непосредственно на Солнце.
Запущен 28 декабря 2005 года
Он был запущен 28 декабря 2005 года в 05:19 UTC с космодрома Байконур в Казахстане ракетой-носителем "Союз FG/Fregat".
Первые передачи Galileo
Он начал передавать сигналы по плану в 09:01 UTC, находясь на орбите вокруг Земли на высоте 23 222 км. Спутник успешно передал свои первые навигационные сигналы в 17:25 GMT 12 января 2006 года. Эти сигналы были приняты в обсерватории Чилболтон в Хэмпшире, Великобритания, и на станции ESA в Реду, Бельгия. Специалисты из SSTL и ESA провели измерения сигнала, генерируемого GIOVE A, чтобы убедиться в его соответствии требованиям к выделению и резервированию частот, установленным Международным союзом электросвязи (ITU), что должно было быть завершено к июню 2006 года.
Технические детали
Сигнал GIOVE A в космосе полностью соответствует сигналу Galileo с точки зрения частот и модуляций, скорости формирования чипов и скорости передачи данных. Однако GIOVE A может передавать одновременно только в двух частотных диапазонах (т.е. L1+E5 или L1+E6). Коды GIOVE A отличаются от кодов Galileo. Навигационное сообщение GIOVE A не является репрезентативным ни по структуре, ни по содержанию (предназначено только для демонстрации). Генерация псевдодальностных измерений и детальный анализ шума при отслеживании и многолучевых характеристик сигналов определения дальности GIOVE A были выполнены с использованием GETR (Galileo Experimental Test Receiver), разработанного компанией Septentrio. Существовали общественные дискуссии относительно открытости исходного кода некоторых кодов псевдослучайного шума (PRN). В начале 2006 года исследователи из Корнеллского университета наблюдали сигнал GIOVE A и извлекли коды PRN. Методы, которые использовались, и найденные коды были опубликованы в июньском выпуске журнала GPS World. ESA сделала эти коды общедоступными.
Выход на пенсию
GIOVE A был выведен из эксплуатации (но не демонтирован) 30 июня 2012 года, после повышения на орбиту для освобождения места для действующего спутника. Он оставался под управлением SSTL до 24 ноября 2021 года, когда был официально демонтирован.
GIOVE-B
GIOVE B (ранее известная как GSTB V2/B) имеет схожую задачу, но оснащена значительно улучшенным оборудованием для генерации сигнала. Первоначально спутник был построен консорциумом European Satellite Navigation Industries, однако после реорганизации проекта в 2007 году ответственность за головного подрядчика по спутнику была передана компании Astrium. GIOVE B также имеет цели по характеризации околоземной среды MEO, а также по проведению экспериментов с сигналом в космосе и приемниками. На борту GIOVE B установлены три атомных часовника: два рубидиевых стандарта и первый прошедший космическую квалификацию пассивный водородный мазер.
Запущен 27 апреля 2008 года
Запуск был отложен из-за различных технических проблем и состоялся 27 апреля 2008 года в 04:16 по байконурскому времени (22:16 UTC в субботу) с помощью ракеты-носителя "Союз FG/Fregat", предоставленной компанией Starsem. Разгонный блок "Фрегат" включался трижды для вывода спутника на орбиту. Giove B достиг расчётной орбиты после 02:00 UTC и успешно раскрыл солнечные панели.
Первые навигационные передачи Galileo
GIOVE B начал передавать сигналы навигации 7 мая 2008 года. Прием этих сигналов приемниками GETR и другими способами подтвержден на нескольких объектах ESA.
Технические детали
По данным ESA, это "действительно исторический шаг для спутниковой навигации, поскольку GIOVE B впервые передает общий сигнал GPS Galileo с использованием специальной оптимизированной формы волны MBOC (multiplexed binary offset carrier – мультиплексированный сдвинутый двоичный несущий), в соответствии с соглашением, заключенным в июле 2007 года между ЕС и США для их соответствующих систем – Galileo и будущего GPS III". "Теперь, когда GIOVE B транслирует в космос высокоточный сигнал, мы получаем реальное представление о том, что Galileo сможет предложить для предоставления самых передовых услуг спутникового позиционирования, обеспечивая при этом совместимость и взаимодействие с GPS", – заявил руководитель проекта Galileo в ESA Хавьер Бенедикто. После запуска, начальных орбитальных операций и ввода платформы в эксплуатацию, навигационный полезный груз GIOVE B был активирован, а передача сигнала началась 7 мая. В настоящее время проводится проверка качества этих сигналов. В этом процессе участвуют несколько объектов, включая Центр управления GIOVE B на базе Telespazio в Фучино (Италия), Центр обработки Galileo в Европейском центре космических исследований и технологий (ESTEC) ESA в Нидерландах, наземную станцию ESA в Реду (Бельгия) и обсерваторию Rutherford Appleton Laboratory (RAL) Chilbolton в Соединенном Королевстве. 25-метровая антенна Chilbolton позволяет с высокой точностью анализировать характеристики сигналов GIOVE B и проверять их соответствие проектным спецификациям системы Galileo. Каждый раз, когда спутник находится в зоне видимости Реду и Chilbolton, большие антенны активируются и отслеживают его. GIOVE B вращается на высоте 23 173 километра, совершая полный оборот вокруг Земли за 14 часов и 3 минуты. Качество сигналов, передаваемых GIOVE B, окажет существенное влияние на точность информации о местоположении, предоставляемой наземными пользовательскими приемниками. На борту GIOVE B установлен пассивный атомный мазерный генератор, который, как ожидается, обеспечит беспрецедентную стабильность. На качество сигнала могут влиять условия окружающей среды на орбите спутника, а также путь распространения сигналов от космоса к земле. Кроме того, необходимо убедиться, что спутниковые сигналы не создают помех для служб, работающих в соседних частотных диапазонах, и это также проверяется. Команды Galileo в ESA и в промышленности располагают средствами для наблюдения и записи спектра сигналов, передаваемых GIOVE B, в режиме реального времени. Проводятся различные измерения, касающиеся мощности передаваемого сигнала, центральной частоты и полосы пропускания, а также формата навигационных сигналов, генерируемых на борту. Это позволяет анализировать спутниковые передачи в трех частотных диапазонах, зарезервированных для него. Миссия GIOVE B также предоставляет возможность проверки на орбите критически важных спутниковых технологий, характеристики радиационной обстановки на средней околоземной орбите (MEO) и тестирования ключевого элемента будущей системы Galileo – пользовательских приемников.
Выход на пенсию
GIOVE B был выведен из работы (но не демонтирован) 23 июля 2012 года.
GIOVE-A2
В связи с задержками запуска GIOVE B, Европейское космическое агентство вновь заключило контракт с SSTL на создание второго спутника, чтобы гарантировать непрерывность программы Galileo и избежать потери выделенных частот. Строительство GIOVE A2 было прекращено после успешного запуска и ввода в эксплуатацию GIOVE B.
Сегмент миссии
Сегмент миссии GIOVE, или GIOVE M, – это название проекта, посвященного использованию и экспериментам со спутниками GIOVE. Миссия GIOVE была направлена на снижение рисков этапа подтверждения в орбите (IOV) системы позиционирования Galileo.