TECNOLOGIA Galileo una sfida per l Europa T.V. Giovanni Lanuto Il satellite oggi interagisce sempre di più con la nostra vita quotidiana: dopo aver cambiato il mondo della ricerca e quello delle comunicazioni, grazie alla radionavigazione, ha profondamente trasformato anche il settore dei trasporti marittimi, aerei e terrestri. La radionavigazione via satellite è una tecnologia che consente all utente di un ricevitore di captare i segnali emessi da diversi satelliti per determinare in qualsiasi momento e con grande precisione, la sua posizione in longitudine, latitudine e altitudine. L utilizzo di questi sistemi e il loro mercato si estendono già a molteplici attività: da tutti i tipi di trasporto, alla geografia (misurazioni geodetiche, indagini sul terreno, ecc.), alla medicina (controllo della terapia dei pazienti a distanza, ecc.), alla giustizia (sorveglianza attraverso un braccialetto elettronico, ecc.). Questa tecnologia, controllata finora dagli Stati Uniti con il sistema GPS e dalla Russia con il sistema GLONASS, finanziata e gestita da organi militari, registra ogni giorno un crescente successo, alimentato dalla scoperta di nuove applicazioni in tutto il mondo. Attualmente gli utenti del sistema GPS sono 5 milioni in Europa, e questo numero è destinato a raggiungere i 250 milioni entro i prossimi 15 anni. Alla luce di questi rapidi cambiamenti, l Europa non può permettersi di fare affidamento, in settori essenziali dell attività produttiva dei paesi dell Unione, soltanto su sistemi satellitari non comunitari, per di più sotto controllo militare. Per questi motivi l Europa sta investendo moltissimo su un ambizioso programma, denominato Galileo, che ha lo scopo di creare un sistema globale di navigazione satellitare in grado di ridurre, per fini strategici ed economici, la dipendenza del- 32
l Unione europea, in particolar modo dal sistema americano GPS, in quanto il GLONASS, dopo il disfacimento dell URSS, per problemi economici e tecnici, non garantisce più un servizio adeguato. La creazione di un network di satelliti renderà l Europa autonoma nel settore della navigazione satellitare e non è un caso che gli Usa siano stati tra i più grandi oppositori di Galileo. Il Department of Defence di Washington ha messo in atto una notevole pressione sui Governi europei per convincerli ad abbandonare gli impegni presi. Gli Stati Uniti, infatti, considerano Galileo una sfida alla superiorità americana nel campo della tecnologia spaziale e sostengono che il sistema satellitare europeo è un superfluo duplicato di quello americano. Gli USA auspicano, pertanto, di raggiungere quanto prima un accordo con l Unione Europea affinché anche il segnale di Galileo, come già il GPS, in tempo di crisi possa essere oscurato, in caso di necessità, in specifiche regioni del pianeta. La sfida dell Unione è quella di sviluppare un sistema interamente europeo a uso civile, globale, gestito da poteri pubblici civili, adatto a garantire le esigenze strategiche europee in materia di politica estera e di sicurezza, senza rischi né costi eccessivi. Fra i paesi extracomunitari che hanno già mostrato interesse per Galileo vi sono il Canada, che ha già investito nel progetto, la Russia, che fornisce la sua consulenza tecnologica, e poi Cina, India, Sud Africa, Israele e Australia. - Il servizio di interesse generale Tale Servizio sarà in grado di fornire dati di posizionamento, navigazione e datazione compatibili con i servizi esistenti ma con una più elevata precisione. Le caratteristiche principali di questo servizio sono molto semplici: sarà utilizzabile da chiunque sia in possesso di un ricevitore Galileo che riceve tutti i segnali esistenti; si avrà accesso al servizio senza necessità di autorizzazione; l uso del segnale trasmesso sarà gratuito. I principali campi in cui Galileo troverà applicazione saranno la navigazione stradale privata, i sistemi di informazione sul traffico e gli itinerari alternativi in caso di congestione, la telefonia mobile, ecc. Numerosi tipi di ricevitori saranno sviluppati a prezzi molto variabili, in funzione delle applicazioni proposte. Cos è Galileo La realizzazione di un sistema di navigazione satellitare si basa sulla necessità di assicurare un servizio che copra l intero pianeta, oceani e zone desertiche inclusi, al fine di garantire servizi continui in tutte le applicazioni nel campo marittimo, terrestre ed aeronautico. I ricevitori Galileo saranno in grado di fornire tale servizio ed inoltre saranno capaci di ricevere anche i segnali russo (GLONASS) e americano (GPS). Gli ideatori del progetto hanno definito tre categorie di servizi in risposta alle richieste avanzate: Galileo farà compiere un grande salto di qualità al mondo dei trasporti - Il servizio commerciale In cambio di una quota a pagamento, Galileo potrà offrire specifiche garanzie di funzionalità del servizio grazie alle quali i fornitori di servizi, saranno in grado di dare un valore aggiunto ai loro prodotti. Le principali applicazioni riguardano utenti professionali disposti a pagare per disporre di un servizio garantito dall operatore Galileo, in particolare nei settori della geodesia, delle dogane, della 33
sincronizzazione delle reti, della gestione di flotte marittime o stradali, del pedaggio stradale, ecc. Il servizio sarà ad accesso controllato per gli utenti finali, ossia sarà effettuato un controllo di accesso per mezzo di chiavi di accesso protette nei ricevitori; in pratica una sorta di PIN simile a quello dei telefoni cellulari. Tale soluzione permetterà di evitare la costosa tecnica di criptaggio del segnale. - Il servizio di interesse pubblico Gli utenti che hanno bisogno di precisione, qualità del segnale e affidabilità della sua trasmissione, quali ad esempio gli utenti militari, potranno usufruire di questo servizio, ma avranno bisogno di ricevitori specifici che permettano l accesso ad un segnale di migliore qualità. Il sistema sarà in grado di offrire un alto livello di integrità e, di conseguenza, indicare molto rapidamente all utente eventuali malfunzionamenti. Le applicazioni più importanti saranno quelle destinate alla navigazione aerea e marittima, alla gestione e regolamentazione del traffico stradale e ferroviario, ai servizi di emergenza, al pedaggio stradale, al trasporto di sostanze pericolose, alle operazioni umanitarie, ma anche alla registrazione delle scatole nere, oltre a tutta una serie di applicazioni strettamente militari. Con Galileo la localizzazione delle emergenze sarà immediata I vantaggi apportati da Galileo Nell analisi dell utilità del sistema Galileo bisogna considerare la dipendenza dell Europa dal GPS in molte applicazioni strategiche e commerciali, oltre ai benefici derivanti dalla sua realizzazione ed esercizio. Quantificare questa dipendenza è possibile se si esaminano l uso reale e potenziale del GPS nei mercati legati ai servizi di posizionamento e datazione e considerando che l interruzione dei servizi satellitari, anche per un periodo circoscritto a qualche giorno, avrebbe, per l Europa, il ragguardevole costo di un miliardo di Euro. Rispetto alla situazione attuale, caratterizzata dal monopolio del GPS, i vantaggi più evidenti saranno legati all incremento dell attività generato da Galileo e dall affermarsi di sistemi di posizionamento per mezzo di reti di telefonia mobile (GSM, UMTS, ecc.). L esistenza di due sistemi spaziali indipendenti farà nascere nuovi campi d uso dei sistemi di navigazione via satellite, soprattutto in quelle applicazioni dove è di grande interesse disporre di una doppia sorgente. Ad esempio, negli ambienti urbani, dove la disponibilità della fornitura del servizio di posizionamento è pari a circa il 55%, utilizzando due costellazioni di satellite la disponibilità salirebbe fino al 95% del territorio. Il sistema Galileo, con l opportuna integrazione di altre infrastrutture e di altri servizi (UMTS), consentirà una completa compatibilità tra i servizi offerti agli utenti. L integrazione di un servizio di posizionamento nelle applicazioni di telefonia mobile sarà quasi certamente uno dei presupposti importanti dell ampliamento dell uso di questi servizi. A titolo di esempio si possono citare le assicurazioni, il controllo dell inquinamento marino e l aviazione civile. L Europa, grazie a Galileo, potrà inoltrarsi nel mercato dei prodotti e dei servizi di navigazione via satellite, oggi dominato dagli Stati Uniti, con un influsso positivo sulla capacità di competere dell industria europea. Le stime sul mercato dei prodotti e dei servizi di navigazione satellitare consentono di ritenere che la quota di mercato generata da Galileo potrebbe raggiungere 9 miliardi di Euro nel 2015. I benefici apportati da Galileo saranno, da una parte di carattere economico, dall altra di tipo sociale. I benefici economici saranno aumentati per i produttori e i costruttori di sistemi spaziali, i produttori di ricevitori e di applicazioni, fornitori di servizi ecc). I benefici cosiddetti sociali saranno, invece, il perfezionamento dei mezzi di trasporto, la migliore scorrevolezza del traffico, una maggiore efficienza del trasporto stradale con una ragionevole diminuzione delle emissioni di gas nocivi. L analisi dei vantaggi riguarda anche il valore strategico di Galileo, non solo per la compatibilità 34
Figura 4 - Attraverso un potenziamento affidabile e la conseguente gestione delle flotte, il trasporto marittimo diventerà sempre più efficiente della sua infrastruttura con i sistemi esistenti, ma anche per il suo utilizzo come strumento nella prospettiva di future politiche europee concernenti i trasporti, l agricoltura, l ambiente ecc. L utilizzo futuro di un sistema di radionavigazione satellitare permetterà inoltre la trasmissione di segnali di datazione, un riferimento indispensabile per le reti informatiche, bancarie, di telecomunicazioni e la sincronizzazione dei segnali per la trasmissione di dati di qualsiasi natura. Galileo sarà certificato conformemente alle regolamentazioni dell IMO (International Maritime Organization) per il trasporto marittimo e quelle dell ICAO (International Civil Aviation Organization) per il trasporto aereo nonché alle future regolamentazioni europee riguardanti il trasporto terrestre. Un gruppo di lavoro si occupa di integrare questo servizio nell ambito del COSPAS-SARSAT che attualmente non fornisce un segnale di ritorno, essenziale per sostenere il morale delle vittime, né garantisce l immediato allarme. Il servizio sarà gratuito ma richiederà un autorizzazione per l acquisto del dispositivo. La registrazione del ricevimento del segnale sarà rinviata immediatamente agli interessati. In futuro saranno previste applicazioni per migliorare la cartografia in Europa e in altre zone, in particolare nei paesi in via di sviluppo, e saranno studiate applicazioni legate all osservazione della Terra nel quadro della strategia di sviluppo sostenibile e globale. L uso congiunto di uno dei tre servizi sopra descritti con un generico servizio di telecomunicazione, come il GSM o l UMTS, permetterà inoltre di fornire o distribuire i dati di posizionamento direttamente all utente, il quale potrà, eventualmente, utilizzarli congiuntamente ad altre informazioni come una carta stradale, la distanza da percorrere, la localizzazione degli itinerari per evitare gli ingorghi stradali. L architettura del sistema La progettazione della struttura del sistema Galileo deve permettere: l adattamento della risposta alle esigenze degli utenti e alle evoluzioni del mercato; l integrazione di servizi diversi dalla navigazione; la minimizzazione dei costi operativi e di sviluppo; la minimizzazione dei rischi; l interoperabilità con i sistemi esistenti, in particolare il GPS, pur mantenendo la sua autonomia e competitività L architettura di Galileo è costituita da quattro componenti principali: la componente spaziale a copertura globale; le componenti regionali; le componenti locali; i ricevitori e terminali degli utenti. - La componente spaziale Questa componente, a copertura globale, è costituita dal segmento spaziale, una costellazione di 30 satelliti in orbita media e dal segmento di controllo terrestre associato. I satelliti saranno del tipo MEO (Medium Earth Orbit: orbita di altitudine media) equiripartiti su tre piani di orbite situate a circa 23.000 km d altitudine. L architettura con satelliti MEO offre migliori prestazioni, in particolare alle latitudini elevate per un costo significativamente minore. L architettura basata unicamente su satelliti con orbita in movimento permette inoltre una superiore omogeneità delle prestazioni in termini di precisione e disponibilità, e resiste meglio ai modi di funzionamento degradati, come ad esempio un eventuale guasto 35
del satellite, in particolare per i paesi a latitudine elevata o nelle città ed oltretutto è meno costosa. Il segmento terrestre comprende i centri di controllo dei satelliti (stazioni di telemisura e di telecomando per il mantenimento della posizione dei satelliti) e i centri necessari alla fornitura dei servizi. - Le componenti regionali Il concetto innovativo del sistema, pur garantendo che l integrità sia distribuita globalmente, permette l introduzione di componenti regionali (8 al massimo per tutto il mondo) che permetteranno di personalizzare l integrità, nell ambito di accordi di collaborazione tra gli Stati corrispondenti. Una componente regionale è costituita da una rete secondaria di stazioni per la sorveglianza dell integrità dei segnali e da un centro di trattamento che permette di prestare questo servizio. Il segmento terrestre che permette la fornitura del servizio comprende: le stazioni di controllo dell integrità; le interfacce con altri sistemi (come COSPAS- SARSAT, Universal Time); le reti di comunicazione tra le varie componenti del segmento terrestre; i centri di controllo della missione di navigazione. - Le componenti locali Il sistema Galileo sarà in grado di fornire prestazioni elevate agli utenti in tutto il mondo, anche dove non esiste alcuna infrastruttura terrestre. In determinate zone, per applicazioni specifiche dove occorrono prestazioni di posizionamento superiori oppure l integrazione con altre funzioni, ad esempio nelle comunicazioni locali, il sistema offrirà dei servizi aggiuntivi al servizio di base. Le esigenze specifiche saranno, in generale, un elevata precisione (con un margine di errore inferiore al metro), informazioni locali di integrità per far scattare l allarme in tempi brevissimi o anche facilitare la continuità del servizio in ambiente urbano qualora la visibilità dei satelliti fosse ridotta o nulla. - I ricevitori Galileo I ricevitori costituiranno un elemento decisivo della catena Galileo, e dovranno rispondere alle esigenze del mercato con prestazioni e costi competitivi rispetto ai sistemi esistenti. Sarà molto importante che abbiano corrispondenza con le esigenze degli utenti, sia il grande pubblico sia il mercato professionale. Un codice PIN in un chip inserito nei ricevitori (simile a quello che si trova nei telefoni cellulari) permetterà di organizzare un servizio ad accesso controllato del segnale. In pratica, l utente digiterà un codice per attivare il ricevitore a ricevere i segnali Galileo. 36
Per attuare questa soluzione sarà necessaria la stipulazione di un contratto tra l operatore Galileo e i fabbricanti di ricevitori. Tutti i servizi proposti richiedono come minimo l uso simultaneo di due frequenze, nella banda L con una separazione di frequenze sufficiente (bande L1 e L2) (1164-1300 MHz; 1559-1610 MHz). In questo modo, i ricevitori terrestri Il costo di sviluppo del sistema, che comprende il lancio dei trenta satelliti e la messa in opera delle apparecchiature al suolo è di 32-34 miliardi di euro, un prezzo corrispondente alla costruzione di 150 km di autostrada e molto minore a quello per la costruzione di una linea ferroviaria ad alta velocità. Il finanziamento del progetto non prevede contributi diretti dei singoli Stati membri e nella fase di sviluppo, comporterà una spesa di 1,2 miliardi di, finanziati dall Agenzia Spaziale Europea e dall Unione. I paesi membri hanno convenuto sullo stanziamento iniziale di 450 milioni di da parte dell Unione europea per la fase di sviluppo e hanno accettato di creare una impresa comune per gestire il progetto nei primi quattro anni. Il problema della partecipazione del privato all impresa comune è stato stabilito con un compromesso a metà strada: le imprese private parteciperanno all impresa comune a partire dai prossimi mesi di fine 2003. Da quel momento in poi il progetto sarà finanziato sia dall Unione europea che dalle imprese private interessate; dal 2008, anno in cui è programmato l inizio dell attività a pieno regime di Galileo, l investimento pubblico decrescerà gradualmente, Il costo di Galileo potranno correggere con più accuratezza i disturbi atmosferici e calcolare la posizione con una maggiore precisione. Il costo di Galileo fino ad annullarsi entro il 2015. La radionavigazione via satellite è una tecnologia chiave per lo sviluppo dell economia Europea e la formazione, a tal fine, di una costellazione satellitare propria dell Unione europea è indispensabile per salvaguardare la sua indipendenza. In termini strategici una tecnologia d avanguardia ed un economia forte sono vantaggi di primo piano per l influenza e l attrattiva dell Europa nel mondo. Le valutazioni successive all approvazione del progetto Galileo parlano di un successo importante per tutta l Europa; un buon risultato, non soltanto tecnico, ma anche politico, oltre che economico, tecnologico, industriale e sociale, perché i quindici governi, dell Unione, all unanimità, hanno deciso di non tener conto della strenua opposizione degli Stati Uniti. Non si tratta di entrare in un confronto con gli Stati Uniti che sono e restano i nostri alleati, ma semplicemente di porre fine ad una situazione di dipendenza. L Europa sarà sempre più impotente se non controlla la tecnologia di radionavigazione via satellite, oggi indispensabile. 37