Ausfall des Galileo-Satellitensystems Europa hat Sendepause

Offline - doch erst merkt's kaum einer: Schon vor Tagen ist das Navigationssystem Galileo ausgefallen, die zuständige EU-Agentur gibt sich bedeckt. Wie verlässlich ist der europäische GPS-Konkurrent überhaupt?
Ein "Galileo"-Satellit im All (künstlerische Darstellung)

Ein "Galileo"-Satellit im All (künstlerische Darstellung)

Foto: Esa / Pierre Carril / HANDOUT / EPA-EFE / REX

Das Satelliten-Navigationssystem Galileo kann man als Symbol für Europa sehen, im Guten wie im Schlechten. Das Milliardenprojekt zeigt, was die Länder des Kontinents zu leisten imstande sind, wenn sie sich zusammentun. Und es zeigt, was dabei schieflaufen kann, technisch, finanziell, kommunikativ.

Seit Ende vergangener Woche ist Galileo von massiven technischen Problemen geplagt, das System ist, Stand Montagmittag, nicht einsatzfähig. Offiziell befindet sich die Satellitenkonstellation seit Dezember 2016 nur im Probebetrieb - bis heute.

Der aktuelle Ausfall stellt ein schwerwiegendes Problem dar, weil er die Verlässlichkeit von Galileo auch für die Zukunft infrage stellen könnte. Hinzu kommt, dass die zuständige EU-Agentur, die European Global Navigation Satellite Systems Agency (GSA), sich ausgesprochen schmallippig gibt, wo die Störung liegt und wie lange sie anhalten wird.

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Galileo-Satelliten: Wegweiser im Weltraum

Foto: ESA/ Stephane Corvaja

Die EU hatte sich um die Jahrtausendwende mit Partnern zum Aufbau des Systems entschieden. Es sollte vor allem eine Alternative zum amerikanischen Global Positioning System (GPS) darstellen. Präziser als das GPS sollte Galileo sein, sogar mit Servicegarantien für die Qualität der Daten - und außerdem nicht von politisch oder militärisch motivierten Abschaltungen bedroht.

Auch Russland und China verfügen mit Glonass beziehungsweise Beidou über eigene Systeme zur Satellitennavigation, bei denen allerdings erst recht nicht ausgeschlossen wäre, dass die Signale mutwillig stummgeschaltet oder verfälscht werden könnten. Also wollten die Europäer die Sache in die eigenen Hände nehmen. Koste es, - fast - was es wolle. Aus ursprünglich veranschlagten rund drei Milliarden Euro Kosten für Aufbau und Betrieb sind inzwischen gut zehn Milliarden bis zum Jahr 2020 geworden.

Klar ist aber auch: Wer über autonom fahrende Autos auch nur nachdenkt, über Schiffe und Güterwagen, die ihre Position mit Signalen aus dem All bestimmen, der braucht ein verlässliches weltweites Navigationssystem. So gesehen ist Galileo auch ein System zur Wirtschaftsförderung. Eine ursprünglich geplante Partnerschaft zwischen Industrie und öffentlicher Hand für Aufbau und Betrieb zerbrach aber schon zu Anfang des Projekts, weshalb die Steuerzahler die Kosten übernehmen mussten.

Entscheidend für die aktuellen und zukünftigen Nutzer des Systems ist, dass sie sich auf sein unbedingtes Funktionieren verlassen können. Und das geht nur, wenn die Navigationsdaten auf jeden Fall in der versprochenen Qualität zur Verfügung stehen. Und zwar jederzeit. Dieses Versprechen hält Galileo gerade nicht ein, der daraus erwachsende Vertrauensverlust kann beträchtlich sein.

Jeweils vier Satelliten nötig

Wer auf dem Erdboden seine Position feststellen möchte, muss jeweils Kontakt zu vier Satelliten gleichzeitig haben. Drei für die Bestimmung des Orts auf der Landkarte, ein weiterer zur Fehlerkorrektur. Die Satelliten senden dazu ständig Signale, die von Smartphones oder Navigationsgeräten empfangen werden können. Die Geräte lassen sich aus dem All nicht direkt orten, sie bekommen nur Informationen geliefert.

Im Fall von Galileo rasen die Satelliten in rund 23.260 Kilometern Höhe mit 3,6 Kilometern pro Sekunde um die Erde. Daher braucht man für ein weltweit nutzbares Navigationssystem auch mehr als vier davon. Derzeit sollten eigentlich 24 Satelliten zur Verfügung stehen. Zwei weitere befinden sich offiziell im Probebetrieb. Doch schaut man auf der Webseite  der zuständigen GSA mit Sitz in Prag nach, zeigt sich: Keiner der 24 ist derzeit nutzbar. Allerdings, so erklären es Fachleute dem SPIEGEL, sind nicht Schwierigkeiten im All, sondern am Boden für das Problem verantwortlich.

Auf jedem der Satelliten befinden sich zwei verschiedene Arten von hochpräzisen Zeitmessern: Wasserstoff-Maser-Atomuhren und Rubidium-Atomuhren. Erstere werden standardmäßig für die Zeitmessung verwendet, die anderen als Backup. Mit beiden Typen der Atomuhren hat es in der Vergangenheit Probleme auf manchen Satelliten gegeben. Doch das ist dieses Mal offenbar nicht der Fall. Auf jedem der Satelliten ist noch mindestens eine Atomuhr in Betrieb.

Mit Hilfe der Atomuhren wird ein Zeitsignal zur Erde gesendet. Wenn man misst, wie lange dieses Signal vom Satelliten zum Empfänger unterwegs ist, kann man daraus den Abstand berechnen. Damit so eine Messung bei Galileo möglich ist, braucht man allerdings eine sehr genaue Vergleichszeit am Boden, die auch wieder zum Satelliten geschickt werden muss. Diese Vergleichszeit wird in den zwei Kontrollzentren mit noch deutlich präziseren Uhren gemessen.

Insgesamt sechs der Zeitmesser, vier Cäsium-Atomuhren und zwei Wasserstoff-Maser, befinden sich in der sogenannten Precise Timing Facility (PTF). Sie dürfen höchstens eine maximale Abweichung von 300 Pikosekunden pro Tag haben. Anders ausgedrückt: Es würden etwa 10 Millionen Jahre vergehen, bis das Zeitsignal um eine Sekunde falsch liegt.

Untersuchungskommission eingesetzt

In der technisch hochkomplexen PTF liegt offenbar das aktuelle Problem. So hat es zunächst der Fachdienst "Inside GNSS" berichtet . Und so hat es die GSA inzwischen bestätigt . Eine Untersuchungskommission kümmere sich um die Sache.

Die Galileo-Kontrollzentren befinden sich im bayerischen Oberpfaffenhofen und im italienischen Fucino. Betrieben werden sie im Auftrag der EU vom Münchner Unternehmen Spaceopal, einer Gemeinschaftsfirma der DLR Gesellschaft für Raumfahrtanwendungen und der italienischen Telespazio. Oberpfaffenhofen ist vor allem dafür verantwortlich, den Kontakt zu den Satelliten zu halten und diese zu steuern, Fucino für das Verarbeiten der Zeitsignale. Dafür werden die Atomuhren der dortigen Precise Timing Facility genutzt.

Eigentlich sollten beide Kontrollzentren den Betrieb bei Problemen am jeweils anderen Ort auch allein stemmen können. Auch in Oberpfaffenhofen gibt es daher eine PTF. Warum sie die Aufgabe jedoch nicht übernehmen konnte, ist bisher nicht bekannt.

Dass der tagelange Ausfall des Galileo-Systems bisher öffentlich nur wenig wahrgenommen wurde, hat mehrere Gründe. Zum einen nutzen derzeit noch deutlich mehr Endgeräte das amerikanische GPS - wenngleich die zuständige EU-Agentur damit wirbt, dass inzwischen fast 800.000 Smartphones  die Galileo-Signale empfangen können, darunter die meisten neueren iPhones. Zum anderen nutzen Empfänger oft nicht nur ein Satellitensystem. Wenn Galileo also schlappmacht, sind immer noch GPS oder Glonass verfügbar.

Unabhängig von den aktuellen Problemen soll der Aufbau des Galileo-Systems weitergehen. Ende 2020 sollen vier weitere Satelliten ins All gebracht werden. Damit wäre die Konstellation komplett: 27 Satelliten im Dauereinsatz und drei Ersatzkandidaten. Allerdings wird unter anderem beim Bremer Satellitenbauer OHB bereits an der kommenden Generation der Satelliten gearbeitet - unter anderem, weil die derzeit im All befindlichen Exemplare wahrscheinlich nicht alle die vorhergesehene Lebensdauer erreichen.


Zusammengefasst: Das Galileo-Navigationssystem der Europäischen Union funktioniert seit Tagen nicht. Verantwortlich dafür dürften Probleme in einer Bodenkontrollstation sein. Die Precise Timing Facility (PTF) sorgt dafür, dass die Satelliten im All immer ein hochpräzises Zeitsignal bekommen. Eigentlich gibt es zwei Kontrollzentren, in Italien und Deutschland, die bei Problemen einspringen sollen. Warum das nicht geklappt hat, ist noch nicht bekannt.

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