La pointe laser de la NASA : l’innovation qui redessine les communications spatiales

Patrick Lesggie

Représentation artistique du système de communications optiques apportant des capacités de communication laser à la Lune à bord du vaisseau spatial Orion de la NASA lors de la mission Artemis II. Crédit : NASA

Le programme Artemis de la NASA fait progresser les technologies de communication laser grâce à des partenariats avec le secteur privé, permettant des taux de transmission de données plus élevés pour les missions spatiales. Cette innovation, cruciale pour les explorations lunaires et martiennes futures, promet un transfert de données plus efficace et plus rapide.

La NASA travaille avec des partenaires de l’industrie privée et des petites entreprises dans le cadre du programme Artemis pour produire des systèmes de communication laser évolutifs, abordables et avancés qui pourraient permettre une plus grande exploration et découverte au-delà de la Terre, au bénéfice de tous.

Les communications laser, ou optiques, fournissent aux missions des taux de données accrus, ce qui signifie que les missions utilisant la technologie laser peuvent envoyer et recevoir plus d’informations en une seule transmission par rapport à celles utilisant des ondes radio traditionnelles. Lorsqu’un vaisseau spatial utilise les communications laser pour envoyer des informations, la lumière infrarouge compresse les données en ondes plus serrées pour que les stations terrestres sur la Terre puissent recevoir plus de données en même temps. Les systèmes de communications laser peuvent fournir des taux de données de 10 à 100 fois plus élevés que les systèmes radio utilisés par les missions spatiales aujourd’hui.

Alors que les instruments scientifiques évoluent pour capturer des données haute définition, les missions auront besoin de moyens accélérés pour transmettre des informations à la Terre. Il faudrait environ neuf semaines pour transmettre une carte complète de Mars à la Terre avec les systèmes actuels de radiofréquence. Avec les lasers, cela ne prendrait que neuf jours.

Favoriser les technologies laser

Grâce à une collaboration avec une petite entreprise, le programme de communications et de navigation spatiales (SCaN) de la NASA a financé le développement réussi d’une nouvelle technologie laser. Développé par Fibertek Inc., le terminal laser optique de base est une unité laser à quatre canaux qui pourrait permettre la transmission de communications haute puissance vers la Lune lors du test en vol Artemis II. Artemis II enverra un équipage de quatre astronautes faire un voyage autour de la Lune et les ramènera en toute sécurité, ouvrant la voie à des missions d’exploration humaine à long terme sur la surface lunaire, et éventuellement sur Mars.

Connu sous le nom de Système de communication optique Orion Artemis II, la démonstration Artemis II utilisera les communications laser pour transmettre des images et des vidéos haute résolution de la région lunaire à deux stations terrestres. L’une des deux stations terrestres, située au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, est le Terminal optique à faible coût.

Terminal optique peu coûteux de la NASA

Le terminal optique peu coûteux du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, utilise des composants commerciaux hors étagère ou légèrement modifiés pour réduire les coûts de mise en œuvre de la technologie de communications laser. Crédit : NASA

En septembre 2023, la technologie de Fibertek a été intégrée à la station terrestre à faible coût de la NASA et testée avec succès. Le Terminal optique à faible coût de la NASA est un télescope d’environ 27 pouces de diamètre composé principalement de pièces commerciales hors étagère. L’utilisation de composants commerciaux est plus rentable que le développement de matériels personnalisés et peut également rendre l’architecture évolutive pour la reproduction. Le Terminal optique à faible coût servira de modèle pour les futures stations terrestres.

« Les communications laser, en mettant l’accent sur les liaisons directes vers la Terre, sont une technologie mature essentielle pour que la NASA puisse répondre à ses besoins futurs en matière de capacité de communications et de navigation. Au fur et à mesure de la maturation de toute technologie, l’établissement et le soutien d’une chaîne d’approvisionnement domestique solide sont vitaux », a déclaré le Dr Jason Mitchell, directeur de la division des technologies de communications et de navigation avancées de SCaN au siège de la NASA à Washington. « Les petites entreprises américaines jouent un rôle clé dans cette chaîne, et notre partenariat avec Fibertek Inc. en est un exemple. »

Le Glenn Research Center de la NASA à Cleveland et le programme de recherche sur l’innovation des petites entreprises de la NASA ont financé le développement du terminal laser optique de base. Grâce au Seed Fund de l’Amérique, la NASA fournit aux petites entreprises un financement fédéral de démarrage pour des technologies innovantes visant à faire progresser les missions de l’agence.

« L’investissement de la NASA dans le développement de cette technologie est un avantage pour l’agence et pour Fibertek, ainsi que pour tout autre futur intégrateur ou développeur de systèmes souhaitant utiliser la technologie de communications laser », a déclaré Nang Pham, responsable de projet pour les petites entreprises de SCaN au NASA Glenn.

Alors que la NASA se prépare à renvoyer des humains sur la Lune pour la première fois en 50 ans, de nouvelles technologies laser permettront des systèmes de communications laser plus efficaces, élargissant les connaissances de l’humanité sur notre Lune et ce qui se trouve au-delà.