Многие эксперты предсказывают штормовую космическую погоду. После нескольких лет пассивности, Солнце просыпается, что, вероятно, затронет окружение Земли, включая спутники навигационной системы Galileo.
Наша родительская звезда сообщает о своем присутствии различными способами, начиная от солнечной энергии, которая делает возможной жизнь на планете, до мощного потока солнечного ветра, состоящего из ионизированных нуклеидов и элетронов. Затем миллионы тон этих заряженных частиц извергаются во время солнечных штормов, два из которых произошло на протяжении последних месяцев.
Обычно через несколько дней этот солнечный поток достигает пределов Земли, где взаимодействуя с магнитным полем нашей планеты, вызывает впечатляющее сияние. Иногда это приводит к повреждениям электроэнергетической инфраструктуры, как это было в 1989 году в Канаде. Происходит возмущение в самых верхних слоях атмосферы — в ионосфере.
Частота солнечных штормов зависит от 11-летних солнечных циклов, отражаемых количество видимых пятен. Сейчас мы находимся в фазе нарастания с максимальной активностью в 2012-2014 годах. Это представляет собой проблему для всех спутников, включая аппараты Galileo, поскольку первый из них будет запущен в октябре этого года. Ожидается, что ввод системы в эксплуатацию состоится к середине 2014 года, т. е. прямо в период пика активности Солнца.
Солнечные штормы влияют на навигацию различными способами, начиная с самих спутников. Компоненты могут быть неожиданно выведены из строя и постепенно разрушиться вследствие бомбардировки частицами. Спутники Galileo находятся на средних орбитах, приблизительно 23 200 км, и поэтому защищены в меньшей степени геомагнитными полями, чем, например, аппараты на низких орбитах.
Эта орбита также находится во внешнем радиационном поясе Земли, одной из двух тороидальных областей, в которых входящие заряженные частицы удерживаются магнитосферой. Таким образом, спутниковые аппараты в большей степени повержены радиационному воздействию, чем объекты на более высоких орбитах.
Пользователи спутниковой навигации на земле, включая сотрудников центров управления и контроля, также будут переживать нежелательные последствия. Распространение через заряженную иионосферу приводит к задержке сигнала. Обычные телекоммуникационные системы могут только увеличить расход энергии, но в спутниковой навигационной системе задержка сигнала используется для определения положения пользователя. Задержка в миллиардную долю секунды вызывает ошибку в 30 см, а ионосферные задержки могут вызывать ошибку порядка нескольких метров.
Однако аппараты Galileo не были запущены вслепую. Два первых проверочных спутника GIOVE-A и GIOVE-B были запущены 28 декабря 2005 и 27 апреля 2008 года соответственно. Оба имели радиационные датчики для слежения за потоком радиации. Эта составляющая миссии GIOVE становится более важной с ростом солнечной активности.
Разработчики не имели опыта использования аппаратов на средних орбитах, но при конструировании Galileo руководствовались принципом: если вы собираетесь работать на данной высоте, вы нуждаетесь в определенной радиационной защите.
На борту спутника GIOVE-A находилось два радиационных датчика — британский Merlin и французский CEDEX, у аппарата GIOVE-B был один датчик от ЕКА — стандартный датчик радиационного окружения. Они вели счет ударяющимся частям. Другие программы ЕКА также включали датчики радиации, что помогает специалистам иметь широкую картину.
В результате ученые получили хорошую новость: данные собранные GIOVE соответствуют модели ЕКА, что означает реальность номинального 12-летнего срока эксплуатации. Но не все так просто, как кажется. Что происходит сейчас, когда активность Солнца растет?
Конструкторы будут и дальше улучшать свои модели, поэтому проверочные спутники GIOVE будут играть важную роль даже после запуска первых действующих аппаратов Galileo.
Влияние ионосферы является серьезной проблемой для гражданских пользователей GPS. Базовая ионосферная модель устраняет более половины неопределенности, но ионосферная задержка остается основным фактором ошибки в GPS-позиционировании.
В Европе сервис EGNOS предоставляет более точные ионосферные поправки сигнала GPS, основанные на данных станций, которые расположены в различных местах континента. Galileo будет преодолевать ионосферный эффект подобным образом, базовые станции будут осуществлять мониторинга сигнала на трех различных частотах.
Сравнение различных частот позволит рассчитать задержку, которая будет загружена на спутники вместе с навигационным сообщением. Пользователи Galileo с небольшими приемниками, например, встраиваемыми в автомобили или мобильные телефоны, получат большие преимущества от таких точных поправок, поскольку смогут использовать такую же модель.
Пользователи профессиональных приемников смогут использовать различные частоты Galileo для более точного непосредственного определения задержки. Эта возможность также будет доступна вместе с последним поколением спутников GPS (пока только для военных пользователей).
