Le premier système de communication laser bidirectionnel de bout en bout de la NASA

La NASA a fait la démonstration de communications laser lors de plusieurs missions, démontrant ainsi les avantages de la lumière infrarouge pour les missions scientifiques et d’exploration qui transmettent des téraoctets de données critiques.

La Station spatiale internationale accueillera une démonstration technologique « frappante » en novembre prochain. La charge utile ILLUMA-T (Integrated Laser Communications Relay Demonstration Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal) a été lancée vers la Station spatiale internationale pour démontrer comment les missions en orbite terrestre basse peuvent bénéficier des communications laser.

Les communications laser utilisent la lumière infrarouge invisible pour envoyer et recevoir des informations à des débits de données plus élevés, donnant aux vaisseaux spatiaux la possibilité de renvoyer plus de données sur Terre en une seule transmission et accélérant les découvertes des chercheurs.

Géré par le programme Space Communications and Navigation (SCaN) de la NASA, ILLUMA-T achève le premier relais de communications laser bidirectionnel de bout en bout de la NASA en collaboration avec le LCRD (Laser Communications Relay Demonstration) de l’agence. LCRD a été lancé en décembre 2021 et démontre actuellement les avantages des communications laser depuis une orbite géosynchrone en transmettant des données entre deux stations au sol sur Terre dans le cadre d’une série d’expériences.

Certaines des expériences du LCRD comprennent l’étude de l’impact de l’atmosphère sur les signaux laser, la garantie de la capacité du LCRD à travailler avec plusieurs utilisateurs, le test des capacités du réseau telles que les réseaux tolérants aux retards et aux interférences (DTN) sur les liaisons laser et l’étude des capacités de navigation améliorées.

Une fois ILLUMA-T installé à l’extérieur de la station spatiale, sa charge utile complétera la première démonstration par la NASA des capacités de relais laser bidirectionnel dans l’espace.

Comment ça fonctionne:

Le module optique ILLUMA-T se compose d’un télescope et d’un cardan à deux axes qui permet le pointage et le suivi du LCRD en orbite géosynchrone. Le module optique a la taille d’un micro-ondes et la charge utile elle-même est comparable à celle d’un réfrigérateur standard.

ILLUMA-T relayera les données de la station spatiale vers le LCRD à une vitesse de 1,2 gigabits par seconde, puis le LCRD transmettra les données à une station optique au sol en Californie ou à Hawaï. Une fois que les données auront atteint cette station au sol, elles seront envoyées au centre d’opérations de mission LCRD situé au complexe White Sands de la NASA à Las Cruces, au Nouveau-Mexique. Après cela, les données seront envoyées à l’équipe des opérations au sol d’ILLUMA-T au Goddard Space Flight Center à Greenbelt, Maryland. Là, les ingénieurs détermineront si les données envoyées via ce processus de relais de bout en bout sont exactes et de haute qualité.

“Le rôle principal de la NASA Goddard est d’assurer le succès des communications laser et des opérations de charge utile avec le LCRD et la station spatiale”, a déclaré Matt Magsamen, chef de projet adjoint d’ILLUMA-T. “Alors que le LCRD mène activement des expériences testant et affinant les systèmes laser, nous sommes impatients de faire passer les capacités de communications spatiales à l’étape suivante et d’assister à une collaboration fructueuse entre ces deux charges utiles.”

Après qu’ILLUMA-T ait transmis son premier faisceau laser via son télescope optique au LCRD, l’expérience de communication laser de bout en bout a commencé. Après la phase expérimentale avec le LCRD, ILLUMA-T pourrait devenir un élément opérationnel de la station spatiale et augmenter considérablement la quantité de données que la NASA peut envoyer vers et depuis le laboratoire en orbite.

L’envoi de données vers des satellites relais n’est pas une nouveauté pour la station spatiale. Depuis son achèvement en 1998, le laboratoire en orbite s’appuie sur une flotte de satellites relais radiofréquences connus sous le nom de satellites de suivi et de relais de données de la NASA, qui font partie du réseau spatial proche de l’agence. Les satellites relais assurent aux missions un contact constant avec la Terre car ils peuvent voir le vaisseau spatial et les antennes au sol en même temps.

Les communications laser pourraient changer la donne pour les chercheurs sur Terre grâce aux recherches scientifiques et technologiques menées sur la station spatiale. Les astronautes mènent des recherches dans des domaines tels que les sciences biologiques et physiques, la technologie, l’observation de la Terre et bien plus encore dans des laboratoires en orbite pour le bénéfice de l’humanité. ILLUMA-T peut fournir des débits de données accrus pour ces expériences et renvoyer davantage de données vers la Terre à la fois. En fait, à 1,2 Gbit/s, l’ILLUMA-T peut transférer la quantité de données équivalente à un film moyen en moins d’une minute.

Le système de relais de communications laser de bout en bout ILLUMA-T/LCRD constitue un petit pas pour la NASA, mais un pas de géant dans les capacités de communications spatiales. Parallèlement aux démonstrations précédentes et futures, la NASA a démontré les avantages des systèmes de communication laser pour l’exploration de la Terre proche et de l’espace lointain.

Le but de cette démonstration est d’intégrer les communications laser en tant que capacité dans les réseaux de communications spatiales de la NASA : Near Space Network et Deep Space Network. Si vous êtes un planificateur de mission intéressé par l’utilisation des communications laser, veuillez contacter [email protected].

La charge utile ILLUMA-T est financée par le programme Space Communications and Navigation (SCaN) du siège de la NASA à Washington. ILLUMA-T est géré par le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. Les partenaires incluent le bureau du programme de la Station spatiale internationale au Johnson Space Center de la NASA à Houston et le laboratoire Lincoln du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Lexington, Massachusetts.

Le LCRD est dirigé par Goddard et s’associe au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et au MIT Lincoln Laboratory. Le LCRD est financé par le programme de missions de démonstration technologique de la NASA, qui fait partie de la direction des missions de technologie spatiale, et par le programme de communications et de navigation spatiales (SCaN) du siège de la NASA à Washington.

Par Kendall Murphy et Katherine Schauer

Centre de vol spatial Goddard, ceinture de verdure, Maryland