La communication laser Terre-Espace

Les technologies optiques sont très utilisées dans le domaine spatial. Parmi ces applications, on lui connait la fabrication additive qui permet d’usiner des pièces pour la fabrication des composantes spéciales pour les satellites.

Par ailleurs, elle est aussi utilisée pour la communication laser entre les satellites et avec la terre. Comment fonctionne la communication laser Terre-Espace ? Découvrez ici les principes de cette technologie et les défis auxquels elle fait face.

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Le principe de fonctionnement

Avec les constellations des satellites actifs en orbite, la communication dans l’espace a pour défis d’être désormais fiable avec un bon débit. Elle s’applique aux liaisons entre les satellites et les stations au sol et entre les sondes spatiales du système solaire et la terre.

Depuis le début des années 2000, on assiste à plusieurs expérimentations dans ce secteur. En effet, les communications lasers se basent sur la propagation de la lumière dans le vide et dans l’air pour échanger les informations. Elles favorisent le transport d’une grande quantité de données.

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Ces débits de données plus élevées permettront aux scientifiques de recueillir plus vite des données de recherche. On a désormais une facilitation de l’étude des évènements soudains comme des tempêtes de poussières ou l’atterrissage de vaisseaux spatiaux. Les communications au laser permettront d’envoyer des vidéos à partir de la surface d’autres planètes.

Celles-ci permettent d’accroître grandement le débit par rapport à celui des radios en réduisant la puissance électrique recommandée. Il s’observe toutefois dans ce cas, une faible divergence du signal. Ne nécessitant pas une bande de fréquence allouée, elles sont plus sûres, rapides, compactes, efficaces et faciles à mettre en œuvre que les radiofréquences.

À titre d’exemple, pendant qu’un lien de radiofréquence met près d’une décennie pour télécharger une image de très haute résolution sur Mars, la technologie au laser n’aura besoin que 9 semaines.

L’insuffisance des communications laser

Pour utiliser la communication laser dans l’espace, il faut forcément faire un pointage précis depuis un support se déplaçant à grande vitesse par rapport au récepteur. Cependant, l’inhomogénéité et les mouvements permanents de l’air limitent les communications lasers dans son déploiement.

Ces turbulences atmosphériques dégradent la qualité du lien. En effet, le front d’onde est censé se coupler avec la lumière collectée dans une fibre optique monomode pour une bonne communication. Avec les différentes perturbations, ce couplage est affecté et vous aurez droit à des pertes qui dégradent la qualité du signal.

Les installations pour la technologie laser nécessitent de nouvelles infrastructures au sol qui n’existaient pas encore. Il faudra un emplacement à ciel bien dégagé pour ces nouveaux dispositifs.

Certaines structures comme la NASA préfèrent toujours ne pas se séparer systématiquement des ondes radio. Indépendamment des intempéries, elles se propageront toujours et ne risqueront pas d’être perturbées. La technologie optique n’est pas nécessaire pour des instructions qui ne nécessitent pas de gros débits comme les directives pour le pilotage de vaisseaux.

Aspects à améliorer

Les technologies doivent penser à utiliser des composants passifs non limités en bande passante. Elles doivent être compatibles avec les systèmes télécoms standards notamment les amplificateurs et les détecteurs. Il faudrait aussi une augmentation de la portée et de la robustesse des communications lasers même en présence de turbulences atmosphériques.

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