La Nasa va tester la fibre laser dans l'espace !

La Nasa s'apprête à tester et démontrer depuis l'orbite géostationnaire une technologie d'optique laser de pointe pour communiquer dans l'espace. Le but est de réussir à transmettre sur de très longues distances de grandes quantités de données que les ondes radio, actuellement utilisées, ont bien du mal à relayer dans des délais courts. Cette expérience est installée à bord du satellite STPSat-6 de la force spatiale des États-Unis dont le lancement est prévu le 5 décembre.

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Pour sa prochaine mission avec un lanceur Atlas V (version 551), ULA lancera deux satellites de démonstration de nouvelles technologies et de réduction des risques dans le cadre du programme spatial de l'U.S. Air Force et de la force spatiale des États-Unis. Le lancement est prévu le 5 décembre depuis le complexe de lancement 41 de la base spatiale de Cap Canaveral, en Floride. Les deux satellites seront placés sur une orbite géosynchrone, à plus de 36.000 kilomètres.

Cette mission STP-3 prévoit la mise en orbite du véhicule spatial Space Test Program Satellite 6 (STPSat-6) qui emportera le système expérimental de détection d'explosion nucléaire Space and Atmospheric Burst Reporting System-3 (SABRS-3) de la National Nuclear Security Administration ainsi que le système de démonstration de relais de communications laser (LCRD) de la Nasa. Le satellite est doté d'un adaptateur sur lequel sont fixées des charges utiles secondaires.

Le satellite STPSat-6 à bord duquel se trouve l'expérience LCRD. On aperçoit le récepteur et l'émetteur laser qui sont ensachés afin de rester aussi propres que possible. Un traqueur stellaire est situé juste en dessous. © Nasa, U.S. Air Force

LCRD est un système de démonstration de relais de communications laser de la Nasa qui préfigure l'avenir des communications spatiales, sans pour autant se passer définitivement des ondes radio qui auront toujours leur utilité. Le pari technologique de la Nasa, déjà gagné par l'Europe qui dispose d'un système opérationnel de communication laser autour de la Terre (EDRS), est de réussir à transmettre sur de très longues distances de grandes quantités de données qui pourraient amener des gains de débits multipliés de 10 à 100 fois par rapport aux liaisons radio. Cela dit, les communications radio seront toujours utilisées malgré leur inconvénient en raison du fait qu'elles se propagent qu'il pleuve ou qu'il neige, contrairement au laser qui est susceptible d'être bloqué par les nuages ou perturbé par l'atmosphère d'une planète.

Éliminer les délais de transmission qui rendent impossible l'accès immédiat aux données des satellites

Pour comprendre l'intérêt d'un tel système, il faut savoir qu'aujourd'hui les missions spatiales et les satellites d'observation de la Terre génèrent de si grands volumes de données que les fréquences radio ont bien du mal à les relayer vers la Terre dans des délais très courts. À cela s'ajoute que l'écosystème du New Space a donné naissance à une multitude de nouveaux services publics et commerciaux basés sur la rapidité de l'acquisition et l'utilisation de la donnée en provenance de l'observation de la Terre. Quant aux sondes envoyées sur d'autres mondes que la Terre, les performances technologiques des instruments d'observation, d'analyse et d'étude sont telles que les réseaux de communication spatiale traditionnels saturent pour relayer les données vers la Terre.

Voir aussiEDRS : bientôt le très haut débit entre satellites

Si l'Europe a un temps d'avance avec EDRS développé et réalisé dans le cadre d'un partenariat public-privé (PPP) mis en place entre l'ESA et Airbus, l'objectif de la Nasa est de se doter d'un système de communication laser capable d'échanger des données entre la Terre, la Lune, Mars et les infrastructures en orbite autour de ces deux planètes et notre satellite naturel.

Vous l'aurez compris, LCRD n'est pas un système opérationnel mais une démonstration technologique. On s'attend à ce qu'il soit en mesure de transférer des données à un débit de 1,2 gigabit par seconde entre LCRD et des stations au sol situées en Californie et à Hawaï. Ce débit est presque le double des taux de transfert réalisés en 2013 lors de la démonstration technologie LLCD, à bord de la sonde lunaire Ladee de la Nasa, qui avait relayé des données depuis la Lune à l'aide d'un signal optique à un 622 mégabits par seconde.

Pour la Nasa, il ne s'agit pas seulement de démontrer que son système est capable de transférer des données avec un tel débit. Elle souhaite aussi comprendre comment l'atmosphère peut dégrader et perturber le signal optique. LCRD sera également utilisé comme un banc de test pour jeter les bases de techniques de communication avancées. On pense aux systèmes d'optiques adaptatives des futurs télescopes géants, de nouveaux protocoles normés pour l'échange d'information de façon à remplacer des protocoles propriétaires par exemple.

Pour en savoir plus

Un laser pour communiquer entre Mars et la Terre

Article de Rémy Decourt publié le 04/03/2005

Mars est un objectif prioritaire pour la NASA comme le montre son programme d'exploration de la planète pour la période 2009 et 2020 axé essentiellement sur la problématique de la vie, le retour d'échantillons et le développement de missions précurseurs à l'exploration humaine de la planète Mars.

D'ici quelques années, la NASA prévoit que de nombreuses missions (landers, rovers et orbiters) seront en activité opérationnelles sur Mars en même temps. Elle veut donc se doter d'un nouveau système de communication entre ses missions et la Terre différent du traditionnel système par ondes radio utilisé actuellement.

Aujourd'hui, le temps de communication entre une sonde martienne et la Terre peut atteindre jusqu'à 20 minutes. Ce délai est incompressible, mais la NASA voudrait augmenter les capacités de transmission afin d'être mieux informée des mesures scientifiques effectuées sur Mars et ses environs, mais aussi d'obtenir des données précises quant à l'état des différents engins spatiaux.

La NASA et le Massachusetts Institute of Technology (MIT) travaillent sur un nouveau système de communication par laser entre les deux planètes capable de transmettre jusqu'à 30 millions de bits par seconde, ce qui serait aussi rapide que ce qu'autorise l'utilisation de la fibre optique par exemple. Ce système serait 10 fois plus rapide que la transmission par ondes radio.

Pour cela, le démonstrateur Mars Laser Communications Demonstration a été développé et doit être lancé en 2009 sur la sonde Mars Telecommunications Orbiter (MTO). Il fonctionnera au moins une année en orbite autour de Mars et transmettra les données des missions en activité. Cette période sera mise à profit par la NASA pour procéder à toute une série de tests et de validation technique.

Il s'agira surtout de sécuriser les transmissions, de mesurer la déperdition du signal, en raison de la distance qui sépare Mars de la Terre et de maîtriser la technique du pointage du faisceau, condition essentielle pour réceptionner les données.

A terme, la NASA souhaite améliorer sensiblement ses capacités à communiquer à travers tout le Système Solaire.

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