Galileo gaat strijd aan met GPS (en dat vinden de VS niet leuk) /3 reacties

Galileo gaat strijd aan met GPS (en dat vinden de VS niet leuk)

Europa lanceerde vorig jaar de eerste testsatelliet voor het navigatiesysteem Galileo dat over drie jaar volledig functioneel moet zijn. Met de komst van Galileo verliezen de Amerikanen het GPS-monopolie en vrezen dat ‘schurkenstaten’ met Galileo hun raketten veel te goed kunnen gaan richten. Daarom wil Amerika Galileo kunnen uitschakelen.

Galileo?

Galileo is het satelliet- navigatiesysteem dat gebouwd wordt door de Europese Unie als aanvulling op het Amerikaanse Global Positioning System (GPS) en het Russische GLONASS. Het commerciële Europese navigatiesysteem zal in 2010 in gebruik worden genomen.
De belangrijkste politieke bestaansreden van Galileo is behoud van de Europese onafhankelijkheid ten opzichte van Amerika. Toch zal Galileo kunnen samenwerken met GPS om toegang en continuiteit van dit systeem te waarborgen. Galileo is hierbij bedoeld voor gebruik in civiele toepassingen en GPS voor militaire toepassingen.
Alle systemen kennen een zogenaamde ‘militaire precisie’. Echter het Europese systeem wordt het nauwkeurigste systeem. Er is bij ontwerp gedacht aan millimeterpositiebepaling, niet alleen voor blinden maar ook aan de bouwsector.
De hoofdreden dat Europa een eigen systeem wilde was vooral het risico dat GPS of GLONNAS ook uitgezet kunnen worden, of versleuteld terwijl Europa dit systeem ook belangrijk vindt voor de eigen vliegtuigen en schepen, kortom het systeem moet altijd online zijn voor Europa.
Bron: Wikipedia

Europa en Amerika hebben weer eens ruzie. Europa lanceerde recentelijk de eerste satelliet van het vier miljard euro kostende eigen navigatiesysteem Galileo, een netwerk van satellieten en grondstations dat wereldwijd navigatie en positiebepaling kan doen, en concurrent van het Amerikaanse Global Positioning System (GPS).

Amerika is niet blij. Want niet alleen verliezen ze door Galileo het monopolie op de verkoop van apparatuur voor positiebepalingen, de wereldmacht verliest ook de mogelijkheid om in oorlogstijd satellietnavigatie om tactische redenen uit te zetten. Dat is van belang om te voorkomen dat tegenstanders gebruik kunnen maken van navigatie om bijvoorbeeld hun eigen raketten te richten. Met de komst van Galileo, waar ook China, India, Israël en enkele Arabische landen waaronder Marokko en Tunesië gaan meewerken, kunnen volgens de Amerikanen de verkeerde landen de mogelijkheid krijgen om alsnog wapens te richten of andere militaire acties uit te voeren.

Veiligheidsrisico

Lange tijd vreesden de Amerikanen dat ze aan dat ‘veiligheidsrisico’ niets konden doen omdat hun eigen militaire GPS-frequentie, L1, aan beide kanten werd ingesloten met de Galileo-frequenties E1 en E2. Volgens de Amerikaanse onderminister van Defensie Paul Wolfowitz kon Galileo zo niet meer worden gestoord “omdat dan ook de eigen militaire band wordt verstoord,” zei hij in 2001. “En dat accepteren wij niet.”
Wolfowitz adviseerde president George W. Bush daarom de bevoegdheid te nemen Galileo in noodsituaties te storen en daarmee uit te schakelen. Volgens Keith McDonald, voormalig directeur van het satellietprogramma van het Pentagon, bezint het Amerikaanse ministerie van Defensie zich er nu op om drie miljard dollar te reserveren om Galileo buitenspel te kunnen zetten. In een toekomstvisie schrijft het ministerie: “Wij moeten altijd kunnen voorkomen dat de tegenstander meer informatie heeft dan wij.”

Plaatsbepaling

Plaatsbepaling gebeurt zowel voor GPS als Galileo op basis van de afstandsmeting tussen de satellieten en de ontvanger op aarde, gerelateerd aan de positie van de satelliet en de looptijd van de gebruikte radiogolven die wordt gemeten met behulp van een rubidium- en waterstofklok in de satelliet. De Galileo-ontvanger op aarde berekent het verschil tussen de tijd die wordt meegezonden in het signaal van een atoomklok in de satelliet en de tijd waarop deze door de ontvanger werd geaccepteerd. Dat verschil is een maat voor de afstand tot de satelliet. De klokken, die werken op basis van de atomaire oscillatie (respectievelijk 6 en 1,4 gigahertz), wijken maximaal een miljardste seconde per uur af. Door de frequentie te moduleren stuurt de satelliet digitaal informatie (tonen) over onder andere de positie en de baan, en het zeer precieze tijdsignaal, in pakketjes van 1 tot 100 milliseconde.
Iedere Galileo-satelliet gaat in veertien uur éénmaal de aarde rond. In negentig procent van de gevallen zal ieder mens op ieder gewenst moment tenminste in het zicht zijn van vier satellieten. Galileo is door uplinkverbindingen in staat om andere data zoals verkeersinformatie te versturen. De uplink schotels zijn er ook voor het doorvoeren van softwarecorrecties en baanaanpassingen. Waarschijnlijk komt er op het Nederlandse Curaçao een uplink station.

Alsnog afspraken

Een conflict tussen Amerika en Europa dreigde, maar geëscaleerd is het niet. In 2004 zijn alsnog afspraken gemaakt tussen Europa en Amerika over een samenwerking tussen Galileo en GPS. Gebruikers kunnen straks beide systemen tegelijk toepassen met een honderd procent dekking. Er zijn ook afspraken gemaakt die vastleggen dat de commerciële signalen van Galileo en de Public Regulated Services, een afgeschermd overheidssignaal voor onder meer militair gebruik, een aangepaste frequentie krijgen en zodanig zullen worden gedecodeerd dat Amerika in noodgevallen Galileo kan uitschakelen zonder haar eigen militaire GPS te verstoren.
Maar de kou is nog niet uit de lucht. Ralph Braibanti, de directeur van de afdeling Space and Advanced Technology van het Amerikaanse ministerie van Buitenlandse Zaken, is altijd duidelijk geweest: “Wij zijn gehouden aan het beschermen van de nationale veiligheid van Amerika,” zei hij tijdens de onderhandelingen.“Wij willen Europa aansporen ook voor het open kanaal ons niet de mogelijkheid te ontnemen in crisistijd satellietnavigatie te kunnen afsluiten voor vijandige krachten.” Op de vraag of Amerika Galileo kan verstoren zei hij na enig aandringen: “Ja.”

Dringen om draadloos

Het is wel te begrijpen dat Europa een eigen navigatiesysteem wil. Militaire instellingen zoals de NATO en het nieuwe Europese leger EUFOR zijn volledig afhankelijk van het Amerikaanse GPS voor strategische beslissingen en het besturen van raketsystemen of troepentransport. En dat zat Europa niet lekker: “Europa zou niet afhankelijk moeten zijn van een niet-Europese infrastructuur voor strategische en commerciële toepassingen,” was samengevat de politieke boodschap. Europa wilde niet langer afhankelijk zijn van het oorspronkelijk Amerikaanse militaire GPS dat, als oorlog dreigt, om tactische redenen uit de lucht kan worden gehaald.
Het Galileo-system zal uit 30 satellieten bestaanVolgens Europese politici is tijdens de eerste Golfoorlog en de oorlog in Kosovo het civiele GPS signaal gestoord. Het is onduidelijk of dat door de Amerikanen zelf is gedaan of dat verzetstroepen het systeem hebben gejamd, hoe dan ook was het knap lastig.
Critici denken dat de locaties van de Galileo-frequenties expres zo zijn gekozen dat ze door Amerika niet te blokkeren zijn zonder het risico te lopen ook hun eigen signalen te verpesten. Volgens Galileo-medewerker Dominigue Detain is dat onzin. “Galileo zal met dubbele frequenties werken en zo in bebouwde gebieden zelfs een nauwkeurigheid van een meter tot tien centimeter kunnen halen.”

Drie technieken

In grote lijnen zijn er voor het versturen van informatie met elektromagnetische straling drie technieken voorhanden. Dat is Time Division Multiple Acces (TDMA), waarin één frequentieband voor een vaste tijd beschikbaar blijft voor data. Daarnaast is er de GPRS-techniek (General Packet Radio Service), daarin wordt het datakanaal alleen opengezet als er iets te verzenden is. Zo wordt bandbreedte gewonnen, want op de overige tijden kan het kanaal door anderen worden gebruikt. Dan is er CDMA en W-CDMA, ofwel (Wideband) Code Division Multiple Acces. Hierbij wordt een compleet frequentiegebied opengesteld voor – in principe – oneindig veel dataverkeer, maar wordt een informatiestroom opgedeeld in pakketjes met een unieke code zodat ze herkenbaar bij elkaar horen aan de ontvangerzijde.

Nauwkeuriger dan GPS

Galileo is ook nauwkeuriger dan GPS omdat het voor de plaatsbepalingen 27 satellieten tot zijn beschikking heeft (GPS heeft er 24) en op die manier een beter dekkingsgebied heeft. Als Galileo en GPS tegelijk worden gebruikt, kan een dekking van honderd procent worden gehaald. Detain: “Om dat allemaal te realiseren konden de frequenties voor Galileo niet anders dan in de buurt van GPS worden gekozen.”
Daarnaast stellen atmosferisch verstoringen eisen aan de keuze voor een frequenties. Door verschillenden in fysische interferentie baant de ene golflengte zich nu eenmaal makkelijker door de atmosfeer dan een ander. Bovendien was er niet veel keus meer. Steeds meer apparaten zijn draadloos en daarom is het stampend druk geworden in het elektromagnetisch radiospectrum tussen negen kilohertz en 1000 gigahertz, waarin ook het radioverkeer van Galileo en GPS plaatsvindt. Het aantal vrije frequentiegebieden dat bruikbaar is, is dramatisch afgenomen.

Verder zijn de toepassingsmogelijkheden van de communicatie via radiogolven voor de meeste frequentiegebieden verschillend. Hoe hoger de frequentie van een golf, hoe meer energie een golf bevat en hoe meer informatie kan worden verstuurd. Daarom vind je het meeste hoogwaardige dataverkeer, zoals voor Galileo en GPS in het hogere frequentiegebied tussen vijfhonderd megahertz en vijf gigahertz. Voor Galileo is uiteindelijk uitgekomen op de frequenties 1164 tot 1224 megahertz, 1260 tot 1300 en 1563 tot 1591 megahertz. Deze frequenties omsluiten de kanalen van GPS. Het Amerikaanse systeem houdt alleen op de 1544 en 1544.2 megahertz een eigen lijn.

Junkband

Rond de 2.4 gigahertz band, ook wel de junk band genoemd, bevinden zich allerlei apparaten die zonder vergunning in het spectrum mogen uitzenden. Dat zijn bijvoorbeeld de magnetron, maar ook draadloze telefoons, de afstandbediening en WiFi. Om te voorkomen dat je met je laptop straks de televisie van de buren uitzet, zijn er afspraken waar ondernemers zich aan moeten houden. Er moet gebruik worden gemaakt van gecodeerde signalen of van zeer smalle bandbreedtes. Die hebben het risico dat je je signaal gauw kwijtraakt, want hoe breder het te gebruiken frequentiegebied hoe meer data je kunt versturen.
In het junk-gebied vind je ook de magnetron, tussen de 2200 een 2400 megahertz. Een slimme knutselaar zal het voor elkaar kunnen krijgen om met een magnetron GSM-signalen op te pikken, al moet hij daarvoor van een zender wel eerst een ontvanger maken. Maar dat is relatief eenvoudig, net als dat je van een luidspreker eenvoudig een microfoon kunt maken. Met een mobiele telefoon je pizza opwarmen zal moeilijker zijn, want je hebt daarvoor een behoorlijk zware generator nodig van minimaal vijfhonderd watt.

Galileo’s geheimtaal

Als alles volgens plan verloopt zullen vanaf 2008 dertig satellieten, waarvan drie reserve, in een baan om de aarde zijn gebracht die met voorlopig veertien grondstations het navigatienetwerk Galileo vormen. Galileo zal worden gebruikt om de weg te vinden, voor zelfrijdende oogstmachines en om via een nieuwe generatie mobiele telefoons lokale informatie over bijvoorbeeld hotels te kunnen doorgeven. De eerste satelliet, Giove A, is afgelopen december 2005 gelanceerd vanaf Baikonoer in Kazakhstan. De testsatelliet is ontworpen door het Britse Surrey Satellite Technology en in Noordwijk afgebouwd. De zevenhonderd kilo zware satelliet zal een aantal belangrijke technologieën testen, zoals die van de rubidium atoomklok en de signaalgenerator. Hij zal ook de fysische parameters van de baan meten en de kenmerken van de omgeving waarin de satellieten zullen werken. De satellieten van Galileo zullen in drie banen worden gebracht, op een hoogte van 23.616 kilometer, onder een hoek van 55 en 60 graden, in dezelfde zone als de GPS-satellieten hun banen trekken. De Galileo satellieten kunnen zich met vliegwielen in kleine manoeuvres corrigeren. Er zijn motoren om echte baancorrecties uit te voeren.

Geen militair systeem

Formeel is Galileo geen militair systeem. Maar een deel van het spectrum is niet voor publiek gebruik, en daarop kunnen bevriende overheden kanalen huren. Dat zijn de Safety-of-Life Service (SoL), de Commercial Service (CS) en de Public Regulated Service (PRS). Of landen als China, India en Rusland, in vele opzichten concurrenten van Amerika, ook toegang krijgen tot de afgeschermde frequenties is niet duidelijk. De Europese Commissie heeft toegezegd China voorlopig geen toegang te geven tot de PRS. Maar er wordt rekening mee gehouden, en zeker door de Amerikanen, dat op den duur China wel toegang krijgt. Met die instelling is dat land destijds de onderhandelingen ingegaan. Als het wapenembargo tegen China wordt opgeheven, en dat is een kwestie van tijd zeggen juristen van de Europese Commissie, is er juridisch geen belemmering meer.

De Chinezen zullen dan toegang krijgen tot altijd dubbele frequentiesignalen, die in noodgevallen voorrang krijgen en zijn ze te coderen met behulp van sleutels die alleen in handen zijn van de deelnemende regeringen. Tot de ‘veilige’ signalen horen transportbegeleiding en de commerciële service bestaat uit onder meer datatransport, tijdmetingen en het voorzien in zeer precieze plaatsbepalingen tot minder dan tien centimeter nauwkeurig. Over hoe de codering van signalen plaatsvindt wil het Galileo consortium, Galileo Joint Undertaking, niets kwijt. Medewerker Detain zegt alleen: “Er zal gebruik worden gemaakt van encryptietechnologie die vanaf de grond is in te stellen en weg te halen. En daar kunnen ook de Amerikanen niet aankomen.”

Reageren via Facebook

Over Marco van Kerkhoven

Marco van Kerkhoven is bioloog, journalist en onderzoeker bij het Kenniscentrum Communicatie en Journalistiek van Hogeschool Utrecht. Hij doet promotieonderzoek naar nieuwe media businessmodellen.