Cela fait une sacrée année pour les communications laser dans l’espace. En octobre et novembre, la NASA a lancé deux démonstrations pionnières pour tester les liaisons de communication optiques à large bande passante, et ces démonstrations technologiques donnent désormais quelques premiers résultats.
Le 11 décembre, un terminal de communication laser à bord du vaisseau spatial Psyché de la NASA en route vers un astéroïde s’est relié à un récepteur en Californie du Sud. Le faisceau laser proche infrarouge contenait un message codé sous la forme d’une vidéo ultra haute définition de 15 secondes montrant un chat rebondissant autour d’un canapé, poursuivant la lumière d’un jouet laser acheté en magasin.
Les communications laser offrent l’avantage de transmettre des données à un débit plus élevé que celui obtenu avec des liaisons radio conventionnelles. En fait, l’expérience DSOC (Deep Space Optical Communications) sur le vaisseau spatial Psyché teste des technologies capables d’envoyer des données à des débits 10 à 100 fois supérieurs à ceux possibles lors des missions précédentes.
« Nous cherchons à augmenter la quantité de données que nous pouvons transmettre sur Terre, et cela présente de nombreux avantages pour nous », a déclaré Jeff Volosin, administrateur associé adjoint par intérim du programme de communications et de navigation spatiales de la NASA, avant le lancement de Psyché. plus tôt cette année.
Aujourd’hui, DSOC a établi un record pour la distance la plus éloignée qu’une vidéo haute définition ait diffusée depuis l’espace. À l’époque, Psyché parcourait 31 kilomètres de la Terre, soit environ 80 fois la distance entre la Terre et la Lune. Voyageant à la vitesse de la lumière, le signal vidéo a mis 101 secondes pour atteindre la Terre, envoyé au débit binaire maximum du système de 267 mégabits par seconde, a indiqué la NASA.
Une expérience ludique
Après avoir atteint le récepteur de l’observatoire Palomar dans le comté de San Diego, chaque image vidéo a été transmise « en direct » au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, où elle a été diffusée en temps réel, selon la NASA.
« L’un des objectifs est de démontrer la capacité de transmettre de la vidéo à large bande sur des millions de kilomètres. Rien sur Psyche ne génère de données vidéo, nous envoyons donc généralement des paquets de données de test générées de manière aléatoire », a déclaré Bill Klipstein, chef de projet de démonstration technique au JPL, dans un communiqué. « Mais pour rendre cet événement important plus mémorable, nous avons décidé de travailler avec les designers du JPL pour créer une vidéo amusante, qui capture l’essence de la démo dans le cadre de la mission Psyché. »
La vidéo de Taters, le chat tigré orange d’un employé du JPL, a été enregistrée avant le lancement de Psyché et stockée sur le vaisseau spatial pour cette démonstration. La sonde robotique a été lancée le 13 octobre à bord d’une fusée SpaceX Falcon Heavy, avec pour objectif principal de voler vers l’astéroïde Psyché, un monde riche en métaux situé dans la ceinture d’astéroïdes entre les orbites de Mars et de Jupiter.
Il faudra six ans à la sonde Psyché pour atteindre sa destination, et la NASA a lancé une expérience de communication laser pour aider à occuper le vaisseau spatial pendant la croisière. Depuis le lancement en octobre, les équipes au sol du JPL ont activé l’expérience DSOC (Deep Space Optical Communications) et l’ont soumise à quelques premiers tests.
L’un des défis techniques les plus importants de l’expérience DSOC consistait à aligner le télescope optique de 8,6 pouces (22 centimètres) à bord de Psyché avec un émetteur et un récepteur installés sur des télescopes au sol en Californie et vice versa. Parce que Psyché se déplace à toute vitesse dans l’espace lointain, ce problème revient à essayer de frapper un centime à un kilomètre de distance pendant que le centime se déplace, selon Abi Biswas, technologue du projet DSOC au JPL.
Une fois cet exploit réalisé, le signal reçu est encore très faible et nécessite donc des détecteurs et des composants électroniques de traitement très sensibles, capables de capter ce signal et d’en extraire les informations qui y sont codées », a déclaré Biswas.
Le télescope à bord de Psyché est monté sur un ensemble d’isolation et de pointage pour stabiliser les optiques et les isoler des vibrations du vaisseau spatial, selon la NASA. Ceci est nécessaire pour éliminer les instabilités qui pourraient empêcher un verrouillage laser stable entre la Terre et le vaisseau spatial Psyché.
« Ce que les communications optiques ou laser permettent, c’est d’atteindre des débits de données très élevés, mais l’inconvénient est qu’il s’agit d’un faisceau laser très étroit qui nécessite un contrôle de pointage très précis », a déclaré Biswas aux journalistes avant le lancement. « Par exemple, la perturbation de la plate-forme due à un vaisseau spatial typique perturberait le pointage, vous devez donc vous en isoler activement ou le contrôler.
« Pour les missions proches de la Terre, vous pouvez simplement contrôler parce que vous disposez d’une bande passante de contrôle suffisante », a-t-il déclaré. « Depuis l’espace lointain, où les signaux reçus sont très faibles, vous n’avez pas beaucoup de bande passante de contrôle, vous devez donc vous isoler des perturbations. »
Il existe un autre inconvénient des communications laser directes vers la Terre depuis l’espace. La couverture nuageuse au-dessus des télescopes d’émission et de réception sur Terre pourrait bloquer les signaux. Un réseau de communications optiques opérationnel nécessitera donc plusieurs nœuds au sol situés à différents endroits dans le monde, idéalement positionnés dans des zones connues pour leur ciel clair.