Récemment, la sonde américaine Spirit a réalisé avec succès un test de communication laser avec des installations terrestres situées à 16 millions de kilomètres, établissant ainsi un nouveau record de distance pour les communications optiques spatiales. Quels sont donc les avantages de…communication laserQuelles difficultés doit-elle surmonter, compte tenu des principes techniques et des exigences de la mission ? Quelles sont les perspectives de son application dans le domaine de l’exploration spatiale lointaine ?
Des avancées technologiques, qui n'ont pas peur des défis
L'exploration spatiale lointaine représente un défi de taille pour les chercheurs qui explorent l'univers. Les sondes doivent traverser l'espace interstellaire, surmonter des environnements et des conditions extrêmes, acquérir et transmettre des données précieuses ; les technologies de communication y jouent un rôle essentiel.
Schéma decommunication laser dans l'espace lointainexpérience entre la sonde satellitaire Spirit et l'observatoire terrestre
Le 13 octobre, la sonde Spirit a été lancée, entamant un voyage d'exploration qui durera au moins huit ans. Dès le début de sa mission, elle a collaboré avec le télescope Hale de l'observatoire Palomar aux États-Unis afin de tester la technologie de communication laser dans l'espace lointain, en utilisant un codage laser proche infrarouge pour transmettre des données aux équipes sur Terre. Pour ce faire, le détecteur et son équipement de communication laser ont dû surmonter au moins quatre types de difficultés : la distance, l'atténuation et les interférences du signal, la limitation de la bande passante et le délai, ainsi que les problèmes de limitation d'énergie et de dissipation thermique. Les chercheurs ont anticipé et préparé ces difficultés de longue date, et ont réalisé des avancées technologiques majeures, jetant ainsi les bases solides permettant à la sonde Spirit de mener à bien ses expériences de communication laser dans l'espace lointain.
Tout d'abord, le détecteur Spirit utilise une technologie de transmission de données à haut débit, un faisceau laser sélectionné comme support de transmission, et est équipé d'unlaser de haute puissanceémetteur, en utilisant les avantages detransmission laserdébit et grande stabilité, dans le but d'établir des liaisons de communication laser dans l'environnement spatial lointain.
Deuxièmement, afin d'améliorer la fiabilité et la stabilité des communications, le détecteur Spirit utilise une technologie de codage performante, permettant un débit de transmission de données plus élevé malgré une bande passante limitée, grâce à l'optimisation du codage. Parallèlement, la technologie de correction d'erreurs sans voie de retour (FEC) permet de réduire le taux d'erreur binaire et d'améliorer la précision de la transmission.
Troisièmement, grâce à une technologie de planification et de contrôle intelligente, la sonde optimise l'utilisation des ressources de communication. Cette technologie ajuste automatiquement les protocoles de communication et les débits de transmission en fonction des exigences de la tâche et de l'environnement de communication, garantissant ainsi des résultats optimaux même en conditions énergétiques limitées.
Enfin, afin d'améliorer la réception du signal, la sonde Spirit utilise une technologie de réception multi-faisceaux. Cette technologie emploie plusieurs antennes de réception disposées en réseau, ce qui permet d'accroître la sensibilité et la stabilité du signal et ainsi de maintenir une connexion de communication stable dans l'environnement complexe de l'espace lointain.
Les avantages sont évidents, cachés dans le secret
Il est facile de constater, à l'extérieur, que lelaserLe laser est l'élément central du test de communication spatiale lointaine de la sonde Spirit. Quels avantages spécifiques présente-t-il pour contribuer aux progrès significatifs de cette communication ? Quel est le secret ?
D'une part, la demande croissante de données massives, d'images et de vidéos haute résolution pour les missions d'exploration spatiale lointaine exige inévitablement des débits de transmission de données plus élevés pour les communications spatiales. Face à des distances de transmission qui atteignent souvent des dizaines de millions de kilomètres, les ondes radio perdent progressivement de leur efficacité.
Alors que la communication laser encode l'information sur des photons, contrairement aux ondes radio, les ondes lumineuses infrarouges proches présentent une longueur d'onde plus étroite et une fréquence plus élevée, permettant ainsi la construction d'une « autoroute » spatiale pour la transmission de données, offrant une efficacité et une fluidité accrues. Ce point a été préliminairement vérifié lors des premières expériences spatiales en orbite terrestre basse. Après la mise en œuvre de mesures d'adaptation appropriées et la résolution des interférences atmosphériques, le débit de transmission de données du système de communication laser a atteint près de 100 fois celui des moyens de communication précédents.
Date de publication : 26 février 2024