La Nasa mise sur les lasers pour booster ses communications dans l’espace lointain

L’avenir des communications spatiales passera par les lasers. C’est en tout cas dans cette direction que le laboratoire Jet Propulsion Laboratory (JPL), qui rassemble du personnel de l’agence spatiale américaine et de l’institut de technologie de Californie, est en train de travailler, afin d’avoir une alternative aux ondes radio.

Ses deux missions sont destinées à tester l’usage du laser pour les communications spatiales sont planifiées.

CC Miriam Espacio

Lancements prévus en 2019 et 2023

La première (Laser Communications Relay Demonstration — LCRD) débutera en 2019 et consistera à expérimenter un transfert de données par laser et par radio. Le signal partira d’une première station au sol située en Californie vers un satellite situé sur une orbite géostationnaire, à près de 40 000 kilomètres d’altitude, puis repartira vers la Terre en direction d’une seconde station terrestre basée dans le Maryland.

La seconde (Deep Space Optical Communications — DSOC) aura lieu quatre ans plus tard. Il s’agira cette fois de tester la communication par laser sur une distance encore plus vaste en profitant d’une mission en direction d’un astéroïde métallique croisant dans le système solaire. L’opération délicate car il faudra tenir compte de la rotation de la Terre et des mouvements propres de la sonde et de l’astéroïde.

« Depuis presque soixante ans, la manière classique de parler à un vaisseau spatial a consisté à utiliser des ondes radio, qui sont idéales pour les longues distances. Mais les communications optiques, dans lesquelles les informations sont transmises par faisceau laser, peuvent augmenter ce taux de 10 à 100 fois », explique la Nasa, qui prédit une révolution en puissance si les expériences réussissent.

« Des débits de donnés élevés permettront aux scientifiques de recueillir plus vite des données de recherche, d’étudier des évènements soudains comme des tempêtes de poussière ou des atterrissages de vaisseaux spatiaux et même d’envoyer des vidéos à partir de la surface d’autres planètes », continue l’agence spatiale américaine. Bref, le très haut débit dans l’espace changera la vie des astronomes.

« Les ondes radio et les lasers se déplacent à la vitesse de la lumière, mais les lasers voyagent dans une bande de fréquences plus élevée. Cela leur permet de transporter plus d’informations que les ondes radio, ce qui est capital lorsque vous collectez des quantités importantes de données et avez une fenêtre de tir étroite pour les envoyer vers la Terre », ajoute le laboratoire JPL.

À titre d’exemple, la Nasa cite le cas de l’orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter. Ses capacités de liaison lui permettent au mieux de transférer ses données à 6 Mbit/s. Si au lieu d’utiliser des ondes radio, il avait été équipé d’un équipement à base de laser de même masse et consommant la même énergie, le débit aurait été sans doute multiplié par 41, à 250 Mbit/s, selon l’agence américaine.

Une antenne du Deep Space Network
Crédits : Nasa

Les ondes radio, parties pour durer malgré tout

« Cela peut paraître encore incroyablement lent aux internautes », reconnaît la Nasa, surtout pour ceux qui ont la chance de profiter d’une connexion à très haut débit. Mais, tiennent à rappeler les astronomes, « sur Terre, les données sont envoyées sur des distances nettement plus courtes et à travers une infrastructure qui n’existe pas encore dans l’espace ».

Pour autant, la Nasa ne compte pas se débarrasser de sitôt des ondes radio. Car celles-ci se propagent qu’il pleuve ou qu’il neige, contrairement au laser qui risque d’être bloqué par les nuages ou perturbé par l’atmosphère d’une planète. En outre, les faisceaux lumineux n’ont pas d’intérêt pour des fonctions qui ne demandent pas un gros débit, comme les instructions de pilotage.

Par ailleurs, il faut aussi adapter les installations actuelles : « Les lasers ont besoin d’avoir des infrastructures au sol qui n’existent pas encore. Le réseau de communications avec l’espace lointain (Deep Space Network) de la Nasa, un système de réseaux d’antennes répartis à travers le globe, est entièrement basé sur la technologie radio ». Il faudra donc construire de nouvelles stations là où le ciel est bien dégagé.