Dlaczego Celeste IOD-1 może zmienić nawigację satelitarną?

Nawigacja satelitarna stanowi część naszego codziennego życia. Od aplikacji mobilnych i połączonych pojazdów po sieci energetyczne, telekomunikację lub służby ratunkowe – znaczna część nowoczesnej infrastruktury opiera się na sygnałach pozycjonowania, nawigacji i wyznaczania czasu (PNT).

Przez dziesięciolecia globalne systemy, takie jak Galileo czy GPS, korzystające głównie z satelitów na średnich orbitach okołoziemskich (MEO), zapewniały coraz dokładniejsze i bardziej niezawodne usługi. Jednak potrzeby technologiczne ewoluują dalej. Pojawienie się autonomicznych pojazdów, hiperpołączonej infrastruktury krytycznej czy aplikacji wymagających wysokiej odporności na zakłócenia to impuls do powstawania nowej generacji systemów nawigacyjnych.

W tym kontekście narodziła się Celeste – misja demonstracyjna Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) mająca na celu pokazanie potencjału włączenia do systemu satelitów na niskich orbitach w celu uzupełnienia obecnych możliwości Galileo i EGNOS.

Po co przenosić nawigację na niskie orbity?

Dzisiejsze systemy nawigacji satelitarnej działają głównie z orbit na wysokości około 20 000 kilometrów. Architektura ta okazała się niezwykle niezawodna, ale charakteryzują ją również nieodłączne ograniczenia związane z odległością, na jaką generowane są sygnały.

Sygnały docierające ze średnich orbit są niezwykle słabe, co czyni je podatnymi na zakłócenia, zagłuszanie lub ataki. Ponadto niektóre nowe aplikacje wymagają większej niezawodności i bardziej dynamicznych czasów reakcji.

W tym miejscu do gry wkraczają konstelacje LEO-PNT (Low Earth Orbit – Positioning, Navigation and Timing). Działając na wysokości od około 500 do 1200 kilometrów, satelity mogą przesyłać silniejsze sygnały i korzystać z różnych pasm częstotliwości, które są trudniejsze do zagłuszenia, co zwiększa odporność oraz poszerza istniejące możliwości nawigacyjne.

Wizją na przyszłość nie jest zastąpienie Galileo, ale uzupełnienie go o architekturę wieloorbitalną, zdolną do łączenia zalet różnych wysokości orbitalnych. To jest właśnie strategiczny cel Celeste.

Celeste – nowa europejska warstwa nawigacyjna

Celeste to jeden z najbardziej innowacyjnych europejskich projektów w dziedzinie nawigacji satelitarnej. Program, prowadzony przez Europejską Agencję Kosmiczną i opracowany przez europejski przemysł kosmiczny, ma na celu zademonstrowanie, w jaki sposób konstelacje LEO można zintegrować z europejskim ekosystemem nawigacji, aby zapewnić bardziej niezawodne, dokładne i odporne usługi.

Poza zapewnieniem komponentu technologicznego program ma również silny wymiar strategiczny. Europa dąży do wzmocnienia swojej autonomii technologicznej oraz przygotowania nowej generacji usług PNT w coraz bardziej wymagającym i konkurencyjnym scenariuszu globalnym.

Sama nazwa programu ma szczególne znaczenie. „Celeste” to hołd dla Marii Celeste Galilei, córki Galileusza, symbolu naukowej ciekawości oraz historycznego związku z eksploracją nieba i wiedzy.

Celeste IOD-1 – od koncepcji do rzeczywistości

Program jest obecnie w fazie Celeste In-Orbit Demonstrator (IOD). To etap misji demonstracyjnej, która zweryfikuje w locie kluczowe technologie nawigacyjne z niskich orbit.

Konstelacja IOD będzie składać się z maksymalnie jedenastu satelitów opracowanych przez dwa europejskie konsorcja pracujące równolegle. Konsorcjum kierowane przez GMV odpowiada za rozwój sześciu z tych satelitów, w tym pierwszego satelity demonstracyjnego misji: Celeste IOD-1.

Ten pierwszy satelita został opracowany przez GMV we współpracy z Alén Space w ramach platformy CubeSat 12U. To kompaktowy format, który ma jednak zaawansowane możliwości walidacji krytycznych technologii nawigacyjnych.

Jedną z najważniejszych cech programu Celeste jest nie tylko jego ambicja technologiczna, ale także szybkość, z jaką jest rozwijany. Projekt oficjalnie wystartował w marcu 2024 r., a zaledwie dwa lata później, 28 marca 2026 r., pierwsze satelity misji, Celeste IOD-1 i Celeste IOD-2, zostały pomyślnie wystrzelone z Nowej Zelandii na pokładzie rakiety nośnej Rocket Lab Electron.

W kontekście misji nawigacji satelitarnej te ramy czasowe są niezwykle szybkie, nawet jak na misję demonstracyjną. Celeste wyraźnie reprezentuje nowy sposób realizowania misji kosmicznych w ramach paradygmatu New Space – charakteryzują ją bardziej zwinne iteracje, wysoce zintegrowane zespoły oraz ogromna zdolność adaptacji.

Tempo to było dużym wyzwaniem również dla wszystkich zaangażowanych zespołów. Dla GMV prowadzenie takiej misji w tak krótkim czasie oznacza konieczność sprostania bardzo wysokim wymaganiom technicznym i operacyjnym. Ale wysiłek się opłaca.

Poranek 8 kwietnia był jednym z najbardziej wyjątkowych momentów programu. Zespoły ESA i GMV zebrały się w ESTEC, aby odebrać pierwszy sygnał nawigacyjny nadany przez Celeste IOD-1.

Ten kamień milowy ma historyczne znaczenie dla Europy – sygnał wysłany przez satelitę GMV stał się pierwszą europejską podwójną transmisją nawigacyjną w paśmie L i S z misji LEO-PNT.

Co po demonstratorze – przyszłość europejskiej nawigacji

Celeste IOD to tylko pierwszy krok w znacznie bardziej ambitnym planie działania. Po zakończeniu fazy demonstracyjnej programu w planach jest przejście do dalszych etapów industrializacji i walidacji na orbicie w celu opracowania bardziej zaawansowanych satelitów oraz umożliwienia dojrzewania technologii potrzebnych do utworzenia potencjalnej przyszłej konstelacji operacyjnej.

W długoterminowych planach jest zbudowanie europejskiego systemu wieloorbitalnego w pełni zintegrowanego z Galileo i EGNOS, zdolnego do dostarczania bardziej dokładnych, solidnych i niezawodnych usług dla kluczowych zastosowań, takich jak autonomiczna jazda, usługi 5G/6G czy ochrona infrastruktury krytycznej.

W środowisku, w którym rośnie zależność od usług PNT, inicjatywy takie jak Celeste pokazują, w jaki sposób Europa przygotowuje dziś możliwości, które zdefiniują nawigację jutra.

Autor(ka): Andrés Juez