伽利略第二代在推进11项采购计划

2021年 12 月，联盟号火箭将伽利略27号和28号送入太空

2022年8月29日，欧洲已在其伽利略星座内部署了两颗新的伽利略卫星，在原来已经入轨的26颗在轨卫星基础上，又增加了27号和28号卫星，这两颗新卫星是于去年年底（2021年12月）发射入轨的。他们于2022年4月末进行了在轨测试审查，是由欧空局（ESA）、卫星制造商OHB和导航有效载荷制造商萨里卫星技术有限公司(SSTL)联合进行。ESA指出，当时发现有效载荷的性能非常好，“在整个星座中是最好的”。随后，欧空局和欧盟太空计划署EUSPA对系统和操作进行了进一步的在轨测试审查，显示出类似的结果。也就是说，这两颗卫星投入使用是在2022年的详尽测试活动之后进行的。在最近的一次通讯报道中，欧洲航天局(ESA) 表示，这一新的部署将显着提高定位精度并改善伽利略系统的整体性能。这两颗新卫星是第一次广播伽利略新的和改进的导航电文的卫星。伽利略公共、开放服务的用户将看到三个关键的改进：首先，更快的导航数据采集，将实现更快的首次定位。其次，将在具有挑战性的环境中增强鲁棒性，例如在城市的闹市环境中，所谓的城市峡谷会掩盖卫星的可见性。最后，现在更容易访问导航电文中的时间信息。用于测试和广播新导航电文的导航信号生成单元中的新软件，是由意大利泰雷兹阿莱尼亚空间公司、SSTL、OHB 和欧空局合作开发。在2022年夏天，欧空局进行了一项单独的、广泛的测试活动，以确保增强信息与整个伽利略系统在单元、有效载荷、卫星、地面和系统层面的兼容性。EUSPA监督了额外的接收机测试，以确保这种兼容性扩展到目前市场上的伽利略接收机和芯片组。欧空局表示，新卫星是改进导航电文和软件的理想测试平台，升级信号的传输使团队能够确认成功实施并表征长期性能。ESA空间工程部门信号主管史泰芬兰 瓦尔纳表示，这些改进意味着伽利略用户将在短短16秒内以两倍的速度实现首次定位。欧空局伽利略全面运行能力卫星管理服务负责人巴斯蒂安·威廉斯表示，测试完成后，从2022年10月开始，新软件可以上传给已经在轨的每一颗伽利略卫星。

2014年，欧共体在任务层面上绘制了第一条伽利略演进线，并将它们放在所谓的欧洲全球导航卫星系统任务演进路线图（EGMER）中。该文件讨论了全球导航卫星系统任务在伽利略FOC之后的演变，还讨论了全球导航卫星系统任务向其版本V3的演变。2016年晚些时候，EGMER发展成为演进高级文件（eHLD）。它确定了伽利略在2030-2040年期间实现的初步目标和性能要求，并解决了未解密和解密方面的问题。eHLD在任务层次上凝聚了欧共体和欧洲全球安全体系所收集的用户发展需求，以及由欧共体和欧洲全球安全体系所执行的系统架构和技术分析。“伽利略在欧洲取得了重大成功，这些合同确保了它在未来很长一段时间内都将存在”，欧空局导航主任鲍尔 维忽也夫评论道。“伽利略第二代将代表进一步的科技进步，通过使用许多创新技术来保证系统前所未有的精度、稳健性和灵活性，从而造福全球用户”。

在近年来开展的所有准备性开发活动的基础上，欧空局积极参与所有领域的伽利略第二代（G2）采购，从2021年授予的关键第1批G2卫星和G2时钟采购开始，现在已全面参与并准备其关键任务。明年的设计审查，将确认它们确实适合用途。2022年7月欧空局已经开始签署第二代伽利略系统的其他一些合同。

此前，欧空局代表欧盟委员会签署了两项总金额为14.7亿欧元的合同，用于设计和建造第一批欧洲第二代伽利略导航卫星。经过激烈的公开竞争过程，这些合同已授予泰雷兹 阿棱尼亚 空间（Thales Alenia Space，意大利）和空中客车防务与航天（Airbus Defence & Space，德国），以创建两个独立的卫星系列，总计12颗伽利略第二代卫星（G2）。随着精度的提高，G2应该能够为所有人提供分米级的精确定位。这些伽利略第二代(G2)卫星将彻底改变伽利略舰队，加入目前在轨的第一代伽利略卫星（实际上目前的工作卫星只有23颗）。新的G2卫星将在短时间内建成，预计将在不到四年的时间内首次发射，使它们能够尽快开始在太空运行。G2卫星将逐渐加入现有星座，它们将首次使用电力推进并配备增强型导航天线，它们的全数字有效载荷被设计为在轨道上轻松实现重新配置，使他们能够通过新颖的信号和服务，积极响应用户不断变化的需求。新的星载技术包括电力推进，可将卫星从发射轨道推进到最终运行轨道，从而允许同时发射两颗卫星，尽管它们的质量有所增加。卫星之间的卫星间链路将使它们能够定期交叉检查其性能，并减少它们对地面设施可用性的依赖。这些卫星还将配备更强大的导航天线、更精确的机载原子钟，以及先进的抗干扰和防欺骗保护机制，以保护伽利略信号正常工作。

伽利略二代（G2）被认为是最先进的导航卫星，将代表着在过去的基础上向前迈出的重要一步，并将纳入通过欧盟和欧空局研发计划开发的众多技术升级。首次采用电力推进，并配备增强型导航天线，其全数字有效载荷被设计为在轨道上实现轻松地重新配置，使它们能够通过新颖的信号和服务积极响应用户不断变化的需求。欧空局在今年7月份发布一套11项采购计划，总金额最高约为9.5亿欧元，旨在让下一代卫星导航系统在2020年代后期开始运行并提供新功能。

总体而言，G2卫星将包含通过欧盟和欧空局研发计划开发的众多技术升级。但伽利略G2将通过对现有G1系统的一系列无缝升级和更改而产生，而不会中断其任何服务。伽利略系统将由位于布拉格的欧盟空间计划署EUSPA运营。ESA和EUSPA正在合作开发和运营伽利略系统。欧空局代表系统所有者欧盟负责伽利略卫星和相关地面基础设施的设计、开发、采购和认证。欧空局对伽利略的开发进行技术监督。正如欧空局作为设计权威和系统开发的主要角色，监督第一代伽利略的开发，它也将对伽利略第二代做同样的事情。G2卫星和时钟已于去年采购，但现在轮到相关的地面基础设施投入使用了。

这11项新采购涉及G2地面部分的关键领域——包括地面控制部分，用于监测、控制和提供所有伽利略卫星的服务，包括所需的安全监测水平——以及系统测试台——这将允许验证新功能和系统工程支持，根据需要利用专业技术专家加以推动。

新的G2采购一览图

新的G2采购，“这些伽利略第二代采购代表了欧洲向前迈出的重要一步，通过实施创新技术以确保精度提高一个数量级，同时提供丰富的新服务”，欧空局导航主任哈维尔 贝内迪克托评论道。“G2是欧洲的一项独特计划，是伽利略系统的一次雄心勃勃的演变，既包括传统服务，也包括面向所有用户的未来导航、定位和授时能力”。作为整个伽利略计划的一部分，G2旨在确保长期提供全球超过30亿人所依赖的伽利略传统服务，以及在未来几年内伽利略活动的指数级发展，促进欧洲工业在定位、导航和授时领域的领导作用。

伽利略不仅仅是它在太空中的卫星，全球地面网络对于确保嵌入在轨道信号中的时间和定位信息的持续可靠性至关重要。伽利略的全球地面部分被描述为欧空局开发的最复杂的系统。它分为两个部分：伽利略任务部分，负责监督卫星导航有效载荷的功能，包括其信号电文的生成，以及监督卫星自身功能的GCS，和防欺骗保护机制以保护伽利略信号。采购将建立在伽利略目前的地面部分，并且增加伽利略下一阶段的新功能。这11项采购的结合将能够引入大量新功能，针对即将到来的辅助和自动驾驶、自动飞行无人机和智能城市市场。

欧洲的伽利略第二代卫星已经采购，但现在轮到G2工作所需的相关基础设施了。欧空局代表欧盟空间计划署 (EUSPA)执行这七项新的采购，总财务金额高达约7.5亿欧元（如果所有选择权在未来五年内行使），并以欧盟委员会代表的欧盟的名义。这些采购解决了G2地面部分的关键领域——地球上使系统工作所需的基础设施——以及测试台，在系统开始工作之前模拟系统操作，它们包括：G2地面控制段 (G2GCS)，用于确保完全控制G2卫星；G2在轨验证地面任务段和安全设施（G2 GMS-GSF）——确保为伽利略用户提供新的和传统的能力；G2在轨验证安全监控（G2 SEC MON）——监控伽利略系统所有元素的安全；G2系统测试台(G2STB)，用于监测伽利略星座以及开发和验证所有新的G2功能，不包括安全的高精度PRS服务；G2公共监管测试台(G2 PRSTB)，用于监控伽利略PRS以及开发和验证所有新的G2 PRS功能；G2安全链测试台(G2SC)，确保 G2系统的安全元素在空间、地面和接收机之间的完全兼容；G2灌装设备(GS FD)加密元件，用于实现G2系统的不同安全元件之间的安全通信和初始化。采购还包括“系统工程和技术援助阶段CDE”合同，召集欧洲关键专家，为ESA提供系统工程援助，以发挥系统工程的主要作用。

这11项采购的结合将能够引入大量新功能，针对即将到来的辅助和自动驾驶、自动飞行无人机和智能城市市场。例如，目前正在为当前伽利略星座开发的高精度服务将提供免费的高精度误差校正，以产生优于20厘米的精度，而紧急警报服务将在发生以下情况时立即向整个地区，发出警报一场迫在眉睫的灾难。G2卫星与这些新的地面部分和系统测试台采购相辅相成，将允许在未来进一步增强这些能力。

此外，这些G2采购将使伽利略计划能够利用G2卫星中实施的所有新功能，例如用于提高所有伽利略服务性能的卫星间链路。“准备所有这些采购需ESA、EUSPA和EC的许多专家在几个月内进行令人印象深刻的协调，我们非常感谢他们所有人”。“他们将共同确保不仅最先进的G2卫星的升空、发射和早期轨道阶段、在轨测试和验证，而且还全面提供传统服务和雄心勃勃的G2新能力.结果有望在定位、导航和计时方面取得进步”。“我们的目标是保持欧洲在该领域的领先地位：G2计划的主要目标是确保伽利略仍然是世界上最先进的全球导航卫星系统，同时推进欧洲工业的主导作用”。这11项采购于去年年底启动，并在今年7月份全面发布。对于部分合同，已经有超过25个产业联合体被选中，将能够进入最后的竞争阶段。