Galileo, que ya es el sistema de navegación por satélite más preciso del mundo, cumple ahora las normas internacionales para guiar a la aviación civil desde el despegue hasta el aterrizaje, complementando el EGNOS de Europa para las operaciones más críticas, afirma la Agencia Espacial Europea (ESA). Galileo no fue diseñado para cumplir con estos estrictos requisitos de seguridad, entonces, ¿cómo lograron los ingenieros de la ESA esta hazaña? Esta es una historia de excelencia en ingeniería.
En la aviación civil, especialmente en etapas críticas como las aproximaciones finales, los sistemas de navegación deben ser extremadamente fiables. La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) define los requisitos estrictos que deben cumplir los sistemas para ser utilizados en las llamadas operaciones de seguridad de la vida, donde un mal funcionamiento del sistema provocaría grandes catástrofes humanas o medioambientales.
Galileo nunca fue diseñado para cumplir con estos rigurosos estándares de integridad, ya que Europa ya contaba con EGNOS, un sistema de seguridad de la vida dedicado a la navegación. EGNOS ‘aumenta’ las señales GPS para operaciones críticas en aviación, navegación marítima, agricultura y más. Pero en 2016, la ESA unió fuerzas con la Comisión Europea (CE) y la Agencia de la UE para el Programa Espacial (EUSPA) para elevar la fiabilidad de Galileo y hacerlo apto para la aviación civil, como un sistema de apoyo independiente durante el viaje y aumentado por EGNOS en despegue y aterrizaje.
Con 18 satélites ya orbitando la Tierra en 2016 y el despliegue del resto en pleno apogeo, rediseñar todo el sistema no era una opción, por lo que el equipo se esforzó con un pensamiento flexible y una mente creativa, al más puro estilo de la ESA, para impulsar el límite de la ingeniería.
Desde la primera determinación de la posición de Galileo en 2013 y a medida que la constelación crecía, los ingenieros de la ESA tenían claro que se trataba de un sistema de navegación robusto, que ya cumplía y superaba todas las expectativas. «Galileo ni siquiera estaba en servicio todavía cuando desde el equipo de EGNOS sugerimos que se utilizara para la aviación civil; así de seguros estábamos de su rendimiento», recuerda el jefe de la división EGNOS y SBAS de la ESA, Didier Flament.
Con el valioso apoyo de la industria europea, en particular Thales Alenia Space y Airbus Defence and Space, el equipo se dispuso a recopilar pruebas de la solidez y fiabilidad de Galileo. Examinaron casi un millón de horas de servicio, observando de cerca cada anomalía y su magnitud, duración, causa raíz e impacto. Descubrieron que sólo seis eventos en la historia de Galileo excedían los estándares establecidos por la OACI, y ninguno de ellos afectaba a más de un satélite a la vez.
Modificar el sistema
El siguiente paso fue modificar el sistema para mitigar los efectos de los (muy pocos) posibles fallos de funcionamiento. La única ventaja era el intrincado segmento terrestre, ya que los satélites ya estaban en órbita. “¡La solución no era nada obvia! Pusimos sobre la mesa muchas y variadas ideas cuando buscábamos la solución adecuada, desde agregar más estaciones hasta utilizar datos del servicio de alta precisión previsto”, explica Santiago Perea, ingeniero del sistema de seguridad de vida de Galileo.
Finalmente, los ingenieros de la ESA idearon un conjunto de acciones estratégicas para mejorar la detección de mediciones defectuosas agregando barreras en el segmento terrestre y notificando a los receptores que excluyan estas lecturas defectuosas de sus cálculos. “Al final no se tocó ni un solo elemento de infraestructura o hardware; Hemos mejorado las capacidades de seguimiento y notificación de Galileo simplemente reajustando el software en el segmento terrestre”, explica Stefan Wallner, jefe de la Unidad de Ingeniería de Señales en el Espacio de Galileo.
Equipada con un expediente repleto de pruebas de la fiabilidad de Galileo y habiendo proporcionado una lista de verificación de compromisos a EUSPA, la asociación Galileo se acercó a la OACI, que finalmente respaldó a Galileo para las operaciones de aviación civil de seguridad de la vida en marzo de 2023.
Cielos más seguros
Con este logro, la ESA está cambiando las reglas del juego para la aviación, ya que ahora la navegación por satélite europea puede guiar cada fase de un vuelo. En términos prácticos, esto significa que los fabricantes de aviones ahora pueden construir receptores que controlen de forma autónoma la integridad de la señal de Galileo (junto con el GPS) sin necesidad de correcciones externas o detección de fallos para soportar fases no críticas del vuelo, incluidas partes del ascenso, descenso y en camino.
Además, Galileo ahora está listo para ser ampliado con la nueva versión de EGNOS para soportar operaciones críticas como el aterrizaje, donde los sistemas de navegación por satélite como Galileo o GPS por sí solos no pueden ofrecer suficiente fiabilidad.
«Este logro tecnológico ha sido posible gracias al extraordinario talento interno de la ESA y al excelente rendimiento de Galileo: el sistema ha demostrado una gran flexibilidad y adaptabilidad para cumplir con estándares exigentes para los que nunca fue diseñado», comenta el jefe de Ingeniería del Sistema Galileo de la ESA. Jörg Hahn.
La cooperación de larga duración entre la ESA con sus socios EC y EUSPA, así como con la Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea (EASA), los proveedores de servicios de navegación aérea y otras autoridades nacionales también ha sido crucial en esta historia de éxito.
La segunda generación del programa Galileo, actualmente en desarrollo, irá un paso más allá: una nueva instalación generará un mensaje de soporte de integridad que indicará al usuario que se puede confiar en el sistema. Un prototipo de ingeniería ya está probando esta nueva característica en ESTEC, el centro técnico de la ESA en los Países Bajos. Todos los avances van de la mano con la implementación de EGNOS V3, capaz de ampliar no sólo el GPS sino también Galileo, haciendo que los cielos europeos y mundiales sean aún más seguros.
