Galileo je evropský globální družicový navigační systém vytvořený jako nezávislá alternativa k americkému GPS. Hlavním cílem bylo zajistit pro Evropu vlastní vysoce přesný navigační systém, aby evropské autority (včetně armády) nemusely spoléhat na cizí systémy, které mohou jejich provozovatelé v krizové situaci omezit či vypnout. Toto téma se stalo v minulých dnech velmi aktuální. A proto je důležitá otázka: lze systémem Galileo nahradit americké GPS ve vojenském použití?
Podívejme se na základní parametry. Vycházím z veřejně dostupných zdrojů, neměl jsem přístup k žádným vojenským utajovaným informacím, takže některé informace nemohou být samozřejmě zodpovězeny, ale obecný obrázek si lze udělat.
Přesnost a spolehlivost
Galileo dosahuje obecně vyšší nominální přesnosti než starší GPS. Odhaduje se, že Galileo má horizontální přesnost pod 1 metrem, zatímco u GPS je to kolem 3 metrů (pro otevřené civilní služby, bez dalších korekcí). Tento rozdíl je dán modernější konstrukcí systému Galileo – využívá více frekvencí na všech satelitech (pásma E1, E5, E6), což umožňuje lepší korekci ionosférických chyb a přesnější synchronizaci času. Navíc Galileo od počátku neomezuje dostupnou přesnost pro civilní uživatele (nemá obdobu dřívějšího záměrného zhoršování přesnosti Selective Availability u GPS). V praxi tedy i neautorizovaní uživatelé Galilea mohou dosáhnout metrové a nově i decimetrové přesnosti (Galileo od roku 2023 poskytuje službu High Accuracy Service s ~20 cm přesností zdarma) – takové údaje byly dříve vyhrazeny jen pro armádu. GPS modernizace (zavádění signálu L5 a pokročilých satelitů Bloku III) však také zlepšuje přesnost a do značné míry rozdíl stírá.
Spolehlivost Galilea
Systém GPS má za sebou desítky let provozu s minimem výpadků – od plného zprovoznění v 90. letech poskytuje nepřetržitou globální službu s vysokou dostupností. Naproti tomu Galileo je provozně mladší (zahájil počáteční služby v roce 2016) a v počátcích provozu čelil problémům. Nejzávažnější byl globální výpadek Galilea v červenci 2019, kdy v důsledku anomálie v pozemním časovacím centru byly všechny družice mimo provoz po dobu zhruba jednoho týdne. Během této doby byly uživatelé varováni, že signál nemá být používán, což podkopalo důvěru v spolehlivost systému. Příčina byla identifikována v závadě pozemní infrastruktury (Precise Timing Facility) a provozovatelé následně zahájili revizi redundance systému. Od té doby byla spolehlivost Galilea výrazně zvýšena. Počet aktivních družic vzrostl a dosáhl plného operačního stavu (FOC) okolo roku 2020 s ~26 satelity na oběžné dráze . Aktuálně (dle dat z přelomu 2024/2025) je v provozu 24–26 satelitů a probíhá vypouštění dalších, aby se dosáhlo plánovaných 30 družic pro plnou kapacitu. Také výkonnostní ukazatele Galilea již stabilně plní nebo překračují stanovené cíle – například odchylka signálu (SIS Error) se u dual-frequency přijímačů drží hluboko pod cílovou hodnotou 2 m . Lze tedy říci, že přesnost obou systémů je pro vojenské účely srovnatelná (obě mohou dosahovat sub-metrové či lepší přesnosti s patřičným vybavením) a spolehlivost GPS je zatím historicky ověřenější, avšak Galileo podniká zásadní kroky k dorovnání (např. plně redundantní řídicí centra, viz níže).
Odolnost vůči rušení a kybernetickým hrozbám
Rušení signálu (jamming) a spoofing: Signály GNSS vysílané z družic mají velmi nízký výkon na úrovni Země, a proto jsou citlivé na úmyslné rušení (jamming) i podvržení signálu (spoofing). Moderní vojenské signály GPS i Galilea na tuto hrozbu reagují několika způsoby. Galileo nabízí službu PRS (Public Regulated Service) – tj. šifrovaný, regulovaný signál pro vládní a vojenské uživatele – který je navržen tak, aby odolal rušení a spoofingu. PRS signál využívá široké frekvenční pásmo a vyšší výkon než otevřený civilní signál, a díky tomu je podstatně odolnější vůči rušení – k jeho vyřazení by bylo potřeba nasadit velmi výkonné a nákladné rušičky, které lze snáze odhalit. To výrazně snižuje pravděpodobnost úspěšného zarušení autorizované navigace Galileo v bojových podmínkách. Stejně tak je PRS odolný proti spoofingu – modulace signálu a jeho šifrování znesnadňují generování falešného navigačního signálu, který by přijímač akceptoval.
GPS pro vojenské účely tradičně využívá P(Y) kód a nově zaváděný M-kód. M-kód GPS byl navržen právě s důrazem na odolnost vůči rušení a klamání – má vyšší výkon, širší pásmo a moderní modulaci. Uživatelům poskytne dedikovaný vojenský signál oddělený od civilního, s lepší obranou proti jammingu a schopností detekovat/spolehlivě odmítnout podvržené signály. Satelity GPS nové generace (Block III) s M-kódem zvyšují odolnost proti rušení i celkovou integritu a přesnost systému. Prakticky tedy oba systémy (GPS s M-kódem i Galileo s PRS) využívají pokročilé technologie proti NAVWAR hrozbám, jako jsou anténní filtry a směrové antény na přijímačích, zabezpečená modulace signálu a autentizace dat.
Kybernetická bezpečnost: Kromě samotného rádiového rušení je důležitá i ochrana řídicích systémů a infrastruktury před kybernetickými útoky. GPS je provozován Ministerstvem obrany USA, které neustále modernizuje řídicí segment (např. nový systém OCX) s cílem zvýšit bezpečnost, odolnost a imunitu vůči kybernetickým hrozbám. Galileo je spravován civilní agenturou EU (EUSPA) a jeho pozemní segment zahrnující dvě hlavní řídicí střediska (Německo, Itálie) a síť monitorovacích stanic po světě byl po výpadku 2019 modernizován pro plnou redundanci a lepší zabezpečení. Probíhá nasazení bezpečnostních monitorovacích center a celkové posílení IT infrastruktury Galilea (virtualizace, pružné softwarové aktualizace) tak, aby výpadek jednoho centra neohrozil celý systém. Dále Galileo zavádí i autentizaci navigačních zpráv pro otevřenou službu (OS-NMA), což ztěžuje nepříteli podvrhnout falešná data do signálu. Z hlediska kybernetické odolnosti si tak Galileo po počátečních potížích rychle buduje srovnatelnou úroveň ochrany jako GPS. Pro vojenské uživatele to znamená, že důvěryhodnost a nedotknutelnost dat (PNT informací) z obou systémů je vysoká.
Šifrování a bezpečnost vojenských signálů
Galileo PRS: Vojenské (regulované) signály Galilea jsou důsledně šifrovány. Přístup k nim je povolen pouze autorizovaným uživatelům (členské státy EU a případně schválení partneři) a řízení přístupu je zajištěno kryptografickými klíči. Bez příslušných utajených klíčů není možné z PRS signálu získat žádné informace . Každý členský stát EU si spravuje distribuci klíčů svým uživatelům prostřednictvím národního PRS orgánu, přičemž existují přísné společné standardy bezpečnosti. Samotné přijímače PRS obsahují bezpečnostní moduly (hardwarové „black boxy“) odolné proti manipulaci či zpětnému inženýrství. Kryptografická síla PRS a jeho autentizační mechanismy zajišťují, že podvržení signálu (spoofing) je dosti obtížné (ačkoliv pro kvantové počítače ne nepřekonatelné, nejde o post-kvantové šifry) – nepřítel by musel prolomit vojenské šifrování nebo odcizit klíče, což je bez kvantového počítače prakticky nemožné. Signál PRS rovněž umožňuje autentizovat polohu a čas uživatele (přijímač si může ověřit, že údaje skutečně pochází od družic a ne z falešného zdroje). To je zásadní pro vojenské operace, kde se spoléhá na integritu dat.
GPS (P(Y) a M-kód): Americký GPS má pro armádu obdobně zabezpečené signály. Starší P(Y) kód (na frekvencích L1 a L2) je šifrovaný a přístupný pouze vybavení se speciálním modulem (SAASM) a platnými klíči. Novější M-kód představuje vylepšení – zavádí modernější šifrovací algoritmus MNSA a celkově pružnější kryptografickou architekturu. M-kód je navržen tak, aby vytvářel neprostupný zabezpečený kanál mezi satelitem a přijímačem. Odborníci uvádějí, že je prakticky nemožné tento signál spolehlivě spoofovat či imitovat. M-kód také zvýší nezávislost vojenských uživatelů na civilním signálu – jakmile bude plně zaveden, armády využívající M-kód nebudou ohroženy případným vypnutím civilního GPS signálu (např. ze strany USA v rámci opatření NAVWAR) . Z hlediska kryptografické bezpečnosti jsou si tedy GPS (M-kód) a Galileo (PRS) ekvivalentní – oba poskytují důvěryhodný, utajený servis pro autorizované vojenské uživatele. Rozdíl je v kontrole nad šifrováním: Galileo PRS dává evropským státům plnou suverenitu nad klíči a provozem (klíče generuje a spravuje EU a státy, pro Česko NÚKIB), zatímco u GPS signálů má ultimátní kontrolu USA (spojenci v NATO sice dostávají přístup, ale závisejí na americké infrastruktuře). Pro Evropu tak PRS představuje strategickou výhodu v podobě nezávislosti: nemůže být vypnut cizí mocností, pokud má Evropa své satelity a klíče .
Pokrytí a dostupnost signálu
Celosvětové pokrytí: Oba systémy jsou koncipovány jako globální a využívají střední oběžnou dráhu (MEO) s družicemi rozmístěnými tak, aby kdekoliv na Zemi bylo neustále viditelné dostatečné množství satelitů (minimálně 4 pro určení polohy). GPS toho dosahuje pomocí ~31 aktivních družic (zpravidla 24 hlavních + několik rezervních) na šesti orbitech se sklonem ~55°. Galileo cílí na souhvězdí 30 družic na třech drahách se sklonem ~56° . V současnosti Galileo disponuje cca 24 aktivními satelity, což mu již umožňuje téměř plné pokrytí – od roku 2019/2020 je deklarován jako Full Operational Capability s globálním dosahem. Plné doplnění satelitů na plánovaných 30 (včetně náhradních) probíhá. Nové satelity se vypouštějí v dávkách (např. dalších 12 kusů tzv. Batch 3) . Již s 24+ družicemi však Galileo pokrývá všechny kontinenty a široké okolí. Z hlediska geografického dosahu tedy Galileo může plnohodnotně nahradit GPS – obě konstelace nabízejí globální pokrytí včetně vysokých zeměpisných šířek (s ohledem na dráhy do ~75° s. š./j. š.). Mimochodem, družice vynášel dříve Sojuz, tedy Rusko, od začátku konfliktu na Ukrajině se plně přešlo mimo nosiče Sojuz, z části na Falcon 9 společnosti SpaceX a Ariane 5, nadále se počítá s využíváním Ariane 6. Přehled startů a satelitů je zde.
Dostupnost signálu: GPS i Galileo jsou navrženy tak, aby poskytovaly vysokou dostupnost (availability) a neustálý servis. GPS deklaruje dostupnost přes 99% a Galileo má podobné cíle. V praxi dostupnost závisí na udržení dostatečného počtu funkčních satelitů a pravidelné aktualizaci navigačních dat. GPS jako zavedený systém má robustní režim údržby – zastarávající satelity jsou průběžně nahrazovány novými “bloky”, výpadek jednotlivých družic neohrožuje službu díky redundanci. Galileo jako novější systém se stále doplňuje, ale rovněž počítá s rezervami a pravidelnou obměnou (již se plánuje druhá generace satelitů po roce 2026) . Díky menšímu počtu satelitů měl Galileo zpočátku chvílemi omezenější dostupnost signálu (např. v některých oblastech méně satelitů nad obzorem současně), ale tento handicap se s plným operačním stavem vytrácí. Galileo rovněž zavedl opatření pro případy, kdy by otevřené služby GNSS musely být dočasně vypnuty z bezpečnostních důvodů – autorizovaným uživatelům PRS by zůstal funkční chráněný signál, aby byla zachována kontinuita PNT služeb. Celkově lze konstatovat, že Galileo nyní poskytuje srovnatelnou úroveň pokrytí a dostupnosti jako GPS. Při čistě vojenském využití (kdy přijímače budou naladěny na všechny dostupné družice Galileo) by tedy neměl nastat deficit v pokrytí oproti GPS.
Závislost na infrastruktuře
Satelitní segment: Náhrada GPS Galileem znamená spoléhat se na evropskou orbitální infrastrukturu. To obnáší nutnost udržovat dostatečný počet funkčních satelitů na dráze a jejich pravidelné servisní obnovy. USA investují do GPS nepřetržitě (např. program GPS III a IIIF zajistí nové satelity na další desetiletí). Podobně EU bude muset zajišťovat financování a vypouštění Galileo satelitů, aby systém dlouhodobě fungoval. Technicky je satelitní segment Galilea velmi kvalitní – satelity mají vysoce přesné atomové hodiny (včetně vodíkových maserů) a redundanci systémů pro dlouhou životnost. Několik počátečních satelitů Galilea sice trpělo závadami hodin, avšak díky čtyřnásobné redundanci na palubě nebyl provoz zásadně ohrožen. Satelity GPS a Galileo mají podobnou deklarovanou životnost (~12 let), takže obnova flotily je srovnatelnou výzvou pro oba provozovatele. Pro uživatele však tato závislost znamená hlavně to, že Evropa musí sama zajistit chod systému, na rozdíl od dřívějšího spoléhání na americkou infrastrukturu. V krizové situaci by ovšem Evropa díky tomu měla jistotu, že signál nemůže být cizím státem záměrně zhoršen či vypnut.
Pozemní segment: Každý GNSS potřebuje rozsáhlou pozemní infrastrukturu pro řízení družic a přesnou synchronizaci času. GPS je řízen z hlavního operačního střediska na základně Schriever (USA) s podpůrným střediskem v Kalifornii; . Má síť monitorovacích stanic rozmístěných po světě (včetně například Havaje, Ascension, Diego Garcia atd.), které nepřetržitě sledují satelity a uplinkují korekce jejich drah a hodin. Galileo má dvě hlavní řídicí centra v Evropě (Oberpfaffenhofen v Německu a Fucino v Itálii) a globální síť cca 40 monitorovacích stanic (GSS) rozmístěných od Evropy, přes zámořská území (Guyana, Martinik) po Oceánii. Tato centra a stanice zajišťují uplink navigačních dat na družice a monitoring jejich stavu. Zranitelnost infrastruktury spočívá v tom, že porucha nebo útok na klíčové prvky může ovlivnit fungování systému – což se projevilo u Galilea v roce 2019 (problém časového centra vyřadil celý systém). Proto nyní dochází k posilování redundance: budují se duální kontrolní kapacity, záložní systémy a zlepšuje kybernetické zajištění . GPS již historicky podobné zálohy má, a nikdy nedošlo k úplnému selhání celého systému způsobenému výpadkem řízení. Pro vojenské uživatele nahrazení GPS Galileem tedy znamená přechod na evropskou podpůrnou infrastrukturu – ta je dnes schopná plnit obdobné funkce, ale vyžaduje stálou pozornost EU (technickou i finanční). Závislost na vlastní infrastruktuře je ovšem strategicky vítaná, neboť eliminuje dřívější politickou závislost na infrastruktuře cizí mocnosti.
Interoperabilita s dalšími GNSS
Galileo byl od počátku navržen tak, aby spolupracoval s dalšími GNSS systémy. Je vysílán na frekvencích částečně sladěných s GPS (např. pásmo Galileo E1 odpovídá GPS L1, E5a odpovídá L5), což usnadňuje konstrukci vícesystémových přijímačů. V navigační zprávě Galileo dokonce přímo vysílá údaje o rozdílu svého času vůči UTC a GPS času, aby příjemce mohl snadno kombinovat měření z GPS i Galilea . V současnosti většina moderních vojenských přijímačů PNT bude pravděpodobně multi-GNSS – schopná přijímat jak GPS, tak Galileo (případně i další systémy). To umožní využívat nejlepší vlastnosti obou: vyšší počet satelitů na obloze zlepšuje přesnost a odolnost (při rušení může přijímač hledat signál z více zdrojů) . Pro uživatele NATO to znamená, že Galileo nemusí fungovat izolovaně – naopak, kombinace GPS a Galileo je velmi výhodná. Studie uvádějí, že uživatelé vojenského GPS signálu mohou zásadně profitovat z přidání Galilea (PRS) v kombinaci, která zvýší robustnost a kontinuitu služby i za ztížených podmínek. Například pokud by protivník dokázal lokálně rušit pásmo jedné konstelace, přijímač využívající více GNSS může nadále navigovat díky druhé konstelaci. Dnes je zcela běžné, že čipsety pro navigační přijímače se vyrábějí s podporou více systémů.
Interoperabilita se týká i dalších GNSS – Galileo je plně kompatibilní s mezinárodními standardy, takže jej lze používat spolu s ruským GLONASS či čínským BeiDou (ačkoliv z politických a bezpečnostních důvodů by evropští vojáci asi preferovali kombinaci se spojeneckým GPS). V praxi tedy náhrada GPS Galileem nevylučuje souběžné využití obou systémů. Naopak, nejpravděpodobnější scénář vojenského využití do budoucna je ten, že přijímače budou využívat Galileo jako primární zdroj PNT s možností záložního GPS (či naopak), čímž se výrazně zvýší odolnost celkové navigační schopnosti. Navíc Galileo díky své nezávislosti poskytuje pojistku – v případě, že by jedna ze systémových infrastruktur (americká či evropská) byla z jakýchkoli důvodů kompromitována, stále je tu druhý systém.
Závěr
Z technického hlediska Galileo dospělo do fáze, kdy může plnohodnotně sloužit vojenským účelům a v klíčových parametrech se vyrovná GPS. Nabízí vysokou přesnost, globální pokrytí, zabezpečené šifrované signály a rostoucí odolnost proti rušení a útokům. Nahrazení GPS systémem Galileo by tedy bylo technicky možné, zejména pro evropské ozbrojené složky, které tak získají nezávislost na americké infrastruktuře. Je však nutné zohlednit, že Galileo je stále relativně nový systém – úroveň provozních zkušeností a historie spolehlivosti GPS je větší. Proto nejpragmatičtější přístup v dohledné době spočívá ve využití obou systémů paralelně. Tím se dosáhne synergického efektu: kombinace GPS a Galileo zvyšuje přesnost, počet viditelných satelitů a zajišťuje redundanci v případě selhání jednoho systému . V dlouhodobém horizontu, s dozráním Galilea a jeho širším zavedením (např. povinná PRS výbava v členských státech okolo roku 2027), může evropský Galileo převzít hlavní roli pro vojenskou navigaci Evropy. Strategicky tak Evropa získá autonomní schopnost PNT, zatímco GPS zůstane důležitou kompatibilní zálohou a prostředkem interoperability v rámci aliancí.
Shrnutí: Galileo svými parametry (přesnost <1 m, odolný šifrovaný PRS signál, globální dosah) již nyní naplňuje požadavky vojenských aplikací srovnatelně s GPS. Klíčovou výhodou nahrazení GPS Galileem je evropská kontrola a bezpečnost – nehrozí záměrné omezení služby ze strany cizího státu . Na druhé straně si to vyžádá trvalou péči o vlastní infrastrukturu a koordinaci v rámci EU. Z hlediska interoperability nejde o výběr buď a nebo: ideální je integrovat Galileo do vojenských systémů po boku GPS, čímž se zvýší robustnost a spolehlivost navigace v každé situaci.
I jednostranné vypnutí (či zarušení) amerického GPS by tedy systémy vybavené podporou Galileo a obecně evropskou navigační infrastrukturu nemělo ohrozit a to včetně systémů vojenských.
Použité zdroje: GPS a Galileo oficiální dokumentace, technické zprávy a analýzy (European GNSS Service Centre, EU Space Programme Agency, U.S. DoD), články z Inside GNSS a GPS World, a další odborné zdroje citované v textu.
| 