{"id":95923,"date":"2025-03-04T16:00:36","date_gmt":"2025-03-04T16:00:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/cotedivoire\/politique\/le-laser-une-revolution-pour-communiquer-avec-lespace"},"modified":"2025-03-04T16:00:36","modified_gmt":"2025-03-04T16:00:36","slug":"le-laser-une-revolution-pour-communiquer-avec-lespace","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/cotedivoire\/toutes-les-actualites\/le-laser-une-revolution-pour-communiquer-avec-lespace","title":{"rendered":"Le laser, une r\u00e9volution pour communiquer avec l’espace"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – C\u00f4te d’Ivoire. <\/strong><\/span>La vide\u0301o, en ultra-haute de\u0301finition, dure une vingtaine de secondes. Elle met en sce\u0300ne le chat surnomme\u0301 \u00ab\u00a0Patate\u00a0\u00bb d’un employe\u0301 de la Nasa pourchassant la tache rouge d’un pointeur laser, avec en surimpression une panoplie de graphiques indiquant la trajectoire de la sonde ame\u0301ricaine Psyche\u0301, partie en 2023 pour rejoindre et e\u0301tudier un aste\u0301roi\u0308de de fer au-dela\u0300 de l’orbite de Mars – une premie\u0300re dans l’exploration spatiale.<\/p>\n

Ce petit film ainsi que d’autres contenus nume\u0301rise\u0301s, telles des photographies d’art ou de paysages terrestres, ont e\u0301te\u0301 transmis depuis plus d’un an par Psyche\u0301 a\u0300 mesure que le vaisseau s’e\u0301loignait de notre plane\u0300te. Car la Nasa l’a investi d’une autre mission, encore plus capitale: de\u0301montrer la faisabilite\u0301 d’une technologie qui pourrait re\u0301volutionner dans les anne\u0301es a\u0300 venir les communications dans l’espace !<\/p>\n

Alors que les engins spatiaux utilisaient jusqu’a\u0300 pre\u0301sent les ondes radio pour transmettre des informations, le de\u0301monstrateur embarque\u0301 dans Psyche\u0301 – de\u0301nomme\u0301 Deep space optical communications (DSOC) – exploite des instruments d’optique, en particulier des lasers. \u00ab\u00a0Cette technologie accroi\u0302t d’un facteur 10 a\u0300 100 les de\u0301bits de donne\u0301es par rapport aux radiofre\u0301quences \u00ab\u00a0, pre\u0301cise l’inge\u0301nieur de la Nasa Abhijit Biswas, un des responsables du projet. Et gra\u0302ce au dispositif DSOC, l’agence spatiale ame\u0301ricaine l’a expe\u0301rimente\u0301e pour la premie\u0300re fois dans l’espace lointain: jusqu’a\u0300 495 millions de kilome\u0300tres de la Terre en de\u0301cembre 2024, mille fois plus que le pre\u0301ce\u0301dent record !<\/p>\n

\u00ab\u00a0Les syste\u0300mes optiques transformeront profonde\u0301ment les capacite\u0301s de communications des missions d’exploration du Syste\u0300me solaire, assure Abhijit Biswas. Au niveau scientifique, en transmettant beaucoup plus de mesures, d’images complexes et me\u0302me des vide\u0301os en haute re\u0301solution issues des orbiteurs, rovers et autres engins robotise\u0301s, mais aussi pour les futurs vols habite\u0301s a\u0300 destination de Mars et les communications quotidiennes des astronautes. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Exploite\u0301es depuis les de\u0301buts de l’e\u0300re spatiale, les liaisons radio rencontrent actuellement plusieurs limitations. En raison d’un tre\u0300s grand nombre d’utilisateurs (radiophonie, te\u0301le\u0301vision, trafic ae\u0301rien, satellites militaires, etc.), ce spectre d’ondes e\u0301lectromagne\u0301tiques est tout d’abord extre\u0302mement charge\u0301. Les intervalles de fre\u0301quences alloue\u0301es aux missions interplane\u0301taires – dans les bandes dites X ou Ka – sont, de surcroi\u0302t, relativement e\u0301troits: \u00ab\u00a0quelques dizaines ou centaines de me\u0301gahertz tout au plus \u00ab\u00a0, explique Ge\u0301raldine Artaud, inge\u0301nieure au Centre national d’e\u0301tudes spatiales de Toulouse. Des bandes passantes aussi limite\u0301es restreignent ainsi la quantite\u0301 d’informations pouvant e\u0302tre transfe\u0301re\u0301e par unite\u0301 de temps, alors que les instruments embarque\u0301s dans les sondes (came\u0301ras, radars, spectrome\u0300tres, etc.), de plus en plus perfectionne\u0301s, produisent des volumes de donne\u0301es toujours plus importants.<\/p>\n

La longueur d’onde des signaux radio – typiquement autour de 3 centime\u0300tres – pose e\u0301galement des difficulte\u0301s. Car le diame\u0300tre d’un faisceau d’ondes e\u0301lectromagne\u0301tiques est proportionnel a\u0300 la distance entre l’e\u0301metteur et le re\u0301cepteur, mais aussi a\u0300 la longueur d’onde. Un faisceau transmis depuis Mars mesure ainsi plusieurs rayons terrestres de large en arrivant sur notre plane\u0300te ! \u00ab\u00a0Une grande partie de la puissance initiale est perdue et le signal d’autant plus affaibli \u00ab\u00a0, pose Ge\u0301raldine Artaud.<\/p>\n

De gigantesques antennes paraboliques sont par conse\u0301quent ne\u0301cessaires pour re\u0301cupe\u0301rer suffisamment de donne\u0301es, a\u0300 l’instar des re\u0301cepteurs du Deep Space Network de la Nasa situe\u0301s aux E\u0301tats-Unis, en Espagne et en Australie, qui mesurent jusqu’a\u0300 70 me\u0300tres de large – une taille qu’il devient difficile de de\u0301passer.<\/p>\n

De\u0301tro\u0302ner les ondes radio pour la cartographie de Mars<\/b><\/p>\n

Et me\u0302me avec de telles infrastructures, les de\u0301bits restent faibles, surtout pour les destinations lointaines. En 2019, lorsque New Horizons a survole\u0301 l’aste\u0301roi\u0308de Arrokoth, l’objet ce\u0301leste le plus e\u0301loigne\u0301 jamais observe\u0301 par un appareil humain, a\u0300 pre\u0300s de 7 milliards de kilome\u0300tres de la Terre par-dela\u0300 l’orbite de Pluton, les donne\u0301es n’arrivaient qu’au compte-gouttes au rythme de 1 kilobit par seconde (kbit\/s).<\/p>\n

Depuis la plane\u0300te Rouge, c’est Mars Reconnaissance Orbiter, dont la mission principale est de cartographier notre voisine, qui be\u0301ne\u0301ficie des de\u0301bits les plus e\u0301leve\u0301s gra\u0302ce a\u0300 son antenne de 3 me\u0300tres de diame\u0300tre. Ils n’atteignent toutefois que 6 me\u0301gabits\/s quand la Terre et Mars sont au plus proche (55 millions de kilome\u0300tres) et 500 kbits\/s au maximum de l’e\u0301loignement (401 millions de kilome\u0300tres). Des flux aussi re\u0301duits ge\u0301ne\u0300rent alors des goulets d’e\u0301tranglement: \u00ab\u00a0Les scientifiques ne peuvent rapatrier toutes les donne\u0301es qu’ils souhaitent, souligne Ge\u0301raldine Artaud. Ils sont oblige\u0301s de choisir. \u00a0\u00bb Malgre\u0301 des de\u0301cennies d’observation, la cartographie de Mars a\u0300 la re\u0301solution maximale n’a pu e\u0302tre re\u0301alise\u0301e ainsi que pour une faible proportion de sa surface.<\/p>\n

D’ou\u0300 l’ide\u0301e de remplacer les ondes radio par la lumie\u0300re laser, dans le proche infrarouge notamment. Ces rayonnements monochromatiques procurent en effet d’inde\u0301niables avantages. A\u0300 commencer par des plages de fre\u0301quences non encombre\u0301es et surtout bien plus e\u0301leve\u0301es pour encoder les informations, avec des bandes passantes gigantesques de l’ordre du te\u0301rahertz (mille milliards de hertz). La largeur du \u00ab\u00a0tuyau\u00a0\u00bb permettant de transmettre des donne\u0301es est \u00ab\u00a0incomparablement plus grande que pour les radiofre\u0301quences \u00ab\u00a0, insiste Ge\u0301raldine Artaud.<\/p>\n

Et comme les longueurs d’onde sont plus petites – autour de 1 microme\u0300tre -, les signaux divergent mille fois moins que les ondes radio. Un faisceau laser e\u0301mis depuis Mars ne mesurerait ainsi que quelques pourcents du rayon terrestre en nous parvenant, \u00ab\u00a0ce qui permettrait de re\u0301duire la puissance, la taille et donc le cou\u0302t des e\u0301quipements de te\u0301le\u0301communications \u00ab\u00a0, poursuit l’inge\u0301nieure.<\/p>\n

Une pre\u0301cision angulaire extre\u0302mement fine<\/b><\/p>\n

Plusieurs de\u0301fis techniques doivent toutefois e\u0302tre surmonte\u0301s. Ils concernent en premier lieu la transparence de l’atmosphe\u0300re, car les liaisons optiques sont beaucoup plus sensibles aux perturbations atmosphe\u0301riques que les ondes radio. Au sol, il faut en outre pouvoir re\u0301cupe\u0301rer des signaux fortement atte\u0301nue\u0301s par leur long voyage dans l’espace, en de\u0301tectant parfois des quantite\u0301s extre\u0302mement faibles de particules lumineuses (photons).<\/p>\n

Enfin, du fait de l’e\u0301troitesse du faisceau laser, un pointage tre\u0300s fin doit e\u0302tre re\u0301alise\u0301 avec des engins lointains se de\u0301plac\u0327ant a\u0300 tre\u0300s grande vitesse: une pre\u0301cision angulaire de l’ordre du millionie\u0300me de radian pour les distances martiennes par exemple, sans quoi le laser ratera sa cible et la communication sera perdue.<\/p>\n

Le laser peine a\u0300 franchir les nuages<\/b><\/p>\n

Contrairement aux ondes radio, les communications par laser sont tre\u0300s sensibles aux perturbations atmosphe\u0301riques: nuages, brouillard, turbulences, etc. \u00ab\u00a0C’est la principale limitation de cette technologie pour transmettre des donne\u0301es entre la Terre et l’espace\u00a0\u00bb, rele\u0300ve l’inge\u0301nieure Ge\u0301raldine Artaud. Les longueurs d’onde des lasers – autour du microme\u0300tre – interagissent en effet avec les e\u0301le\u0301ments de taille e\u0301quivalente, comme les ae\u0301rosols et autres particules pre\u0301sentes dans les nuages. Si ceux-ci sont trop e\u0301pais, le signal sera ainsi comple\u0300tement e\u0301teint.<\/p>\n

Plusieurs solutions sont a\u0300 l’e\u0301tude, comme des syste\u0300mes de communication hybride (radio\/optique) exploitant des satellites-relais, des re\u0301cepteurs installe\u0301s dans des re\u0301gions a\u0300 faible ne\u0301bulosite\u0301 ou tre\u0300s haute altitude, mais surtout la mise en place d’un re\u0301seau de stations actionnables selon la me\u0301te\u0301orologie.<\/p>\n

Re\u0301alise\u0301es principalement par la Nasa, les expe\u0301rimentations se sont multiplie\u0301es depuis le de\u0301but des anne\u0301es 2010. Elles ont permis d’e\u0301tablir des liaisons optiques avec la Station spatiale internationale, des satellites en orbites basse et ge\u0301ostationnaire et au plus loin avec la sonde lunaire Ladee, a\u0300 350.000 km de la Terre. L’expe\u0301rience DSOC pulve\u0301rise ainsi tous les records de distance !<\/p>\n

\u00ab\u00a0Les technologies mises en \u0153uvre sur Terre et dans l’espace fonctionnent a\u0300 merveille \u00ab\u00a0, se re\u0301jouit Abhijit Biswas. Au sol, l’observatoire de Table Mountain en Californie (E\u0301tats-Unis) fait office de station de liaison \u00ab\u00a0montante\u00a0\u00bb. Il transmet dans la direction de Psyche\u0301 un faisceau laser de 7 kilowatts d’une longueur d’onde de 1,06 microme\u0300tre: un peu divergent pour illuminer plus facilement la sonde et servir en quelque sorte de balise, afin que DSOC la reconnaisse puis dirige vers la Terre son petit te\u0301lescope avec une grande pre\u0301cision. Celui-ci e\u0301met alors un laser de 4 watts moins divergent (1,55 microme\u0300tre) contenant les informations a\u0300 transmettre, telle la vide\u0301o du chat Patate. Cette liaison \u00ab\u00a0descendante\u00a0\u00bb est re\u0301ceptionne\u0301e finalement a\u0300 l’observatoire du Mont Palomar par un te\u0301lescope de 5 me\u0300tres de diame\u0300tre, lui aussi en Californie, qui utilise des mate\u0301riaux supraconducteurs pour de\u0301tecter les photons un a\u0300 un.<\/p>\n

En de\u0301cembre 2023, alors que Psyche\u0301 se trouvait a\u0300 53 millions de kilome\u0300tres de la Terre (la distance minimale avec Mars), le flux s’e\u0301levait ainsi a\u0300 267 me\u0301gabits par seconde (Mbits\/s)- comparable a\u0300 une connexion internet haut de\u0301bit ! Comme les scientifiques pouvaient s’y attendre, il s’est re\u0301duit ensuite de fac\u0327on exponentielle avec la distance. Mais en juin 2024, a\u0300 390 millions de kilome\u0300tres de la Terre, le de\u0301bit atteignait encore 8,3 Mbits\/s – 20 fois plus qu’avec les ondes radio.<\/p>\n

Alors que les tests devraient se poursuivre jusqu’en aou\u0302t 2025, \u00ab\u00a0ces re\u0301sultats de\u0301passent de\u0301ja\u0300 toutes nos attentes et marquent une e\u0301tape cle\u0301 pour les communications laser dans l’espace \u00ab\u00a0, se fe\u0301licite Abhijit Biswas. \u00ab\u00a0Ces de\u0301monstrations sont tre\u0300s impressionnantes, abonde aussi Ge\u0301raldine Artaud. Elles montrent que cette technologie pourrait changer radicalement la donne et se ge\u0301ne\u0301raliser probablement d’ici a\u0300 une dizaine d’anne\u0301es. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Pour plus d’informations et d’analyses sur la C\u00f4te d’Ivoire<\/span>, suivez Africa-Press<\/span><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Africa-Press – C\u00f4te d’Ivoire. La vide\u0301o, en ultra-haute de\u0301finition, dure une vingtaine de secondes. 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