Une animation conceptuelle représentant un satellite utilisant des lasers pour relayer les données de Mars à la Terre. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA
La NASA développe un pionnier, démonstration technologique à long terme de ce qui pourrait devenir l'Internet haut débit du ciel.
La démonstration de relais de communication laser (LCRD) aidera la NASA à comprendre les meilleures façons d'exploiter les systèmes de communication laser. Ils pourraient permettre des débits de données beaucoup plus élevés pour les connexions entre les engins spatiaux et la Terre, telles que la liaison descendante des données scientifiques et les communications des astronautes.
"Le LCRD est la prochaine étape dans la mise en œuvre de la vision de la NASA d'utiliser les communications optiques pour les missions géocroiseurs et dans l'espace lointain, " a déclaré Steve Jurczyk, administrateur associé de la Direction des missions de technologie spatiale de la NASA, qui pilote le projet LCRD. « Cette technologie a le potentiel de révolutionner les communications spatiales, et nous sommes ravis de nous associer au bureau du programme de communications spatiales et de navigation de la Direction de la mission d'exploration et d'opérations humaines, MIT Lincoln Labs et l'US Air Force sur cet effort."
Communications laser, également connu sous le nom de communications optiques, encode les données sur un faisceau de lumière, qui est ensuite transmis entre les engins spatiaux et éventuellement aux terminaux terrestres. Cette technologie offre des débits de données 10 à 100 fois supérieurs aux systèmes de communication radiofréquence (RF) actuels. Tout aussi important, les systèmes de communication laser peuvent être beaucoup plus petits que les systèmes radio, permettant aux systèmes de communication de l'engin spatial d'avoir une taille inférieure, exigences de poids et de puissance. Une telle capacité deviendra d'une importance cruciale à mesure que les humains entreprendront de longs voyages vers la lune, Mars et au-delà.
Un ingénieur examine le composant de l'ensemble cardan et loquet de l'un des deux ensembles de modules optiques du LCRD. Le module optique, lorsqu'il est combiné avec les modems et l'électronique du contrôleur, constituent la charge utile de vol du LCRD. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA/Sandra Vilevac
"Le LCRD est conçu pour fonctionner pendant de nombreuses années et permettra à la NASA d'apprendre à utiliser de manière optimale cette nouvelle technologie de rupture, " dit Don Cornwell, directeur de la division Advanced Communication and Navigation du bureau du programme Space Communications and Navigation au siège de la NASA, qui conduit au développement de l'instrument. « Nous concevons également un terminal laser pour la Station spatiale internationale qui utilisera le LCRD pour relayer les données de la station au sol à des débits de données en gigabit par seconde. Nous prévoyons de faire voler ce nouveau terminal en 2021, et une fois testé, nous espérons que de nombreuses autres missions de la NASA en orbite autour de la Terre en voleront également des copies pour relayer leurs données via LCRD au sol. »
La mission s'appuie sur la démonstration de communications laser lunaire (LLCD), une mission d'exploration très réussie qui a volé à bord du Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer en 2013. Alors que LLCD a été le premier à démontrer des communications laser à haut débit au-delà de l'orbite terrestre basse, LCRD démontrera la longévité et la fiabilité opérationnelles de la technologie. La mission testera également les capacités du LCRD dans de nombreuses conditions environnementales et scénarios opérationnels différents.
« Nous avons beaucoup appris au fil des ans sur les communications par radiofréquence et sur leur fonctionnement pour tirer le meilleur parti de la technologie, " Dave Israël, Le chercheur principal du LCRD, dit à propos du système de communication actuel. « Avec le LCRD, nous aurons l'occasion de mettre les communications laser à l'épreuve pour tester les performances dans différentes conditions météorologiques et heures de la journée pour obtenir cette expérience. »
Le LCRD est conçu pour fonctionner entre deux et cinq ans. Deux terminaux au sol équipés de modems laser situés à Table Mountain, Californie, et à Hawaï, démontrera sa capacité de communication vers et depuis le LCRD, qui sera situé sur une orbite qui correspond à la rotation de la Terre, appelée orbite géosynchrone, entre les deux gares.
Les ingénieurs testent actuellement les assemblages de modules optiques sur le banc d'essai optique construit par Goddard pour garantir la précision du pointage pendant la mission à venir. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA/Sandra Vilevac
La charge utile LCRD est constituée de deux terminaux optiques identiques reliés par un composant appelé unité de commutation spatiale, qui agit comme un routeur de données. L'unité de commutation spatiale est également connectée à une liaison descendante radiofréquence.
Les modems traduisent les données numériques en signaux laser ou radiofréquence et inversement. Une fois les données converties en lumière laser, le module optique transmettra les données à la Terre. Faire cela, le module doit être parfaitement pointé pour recevoir et transmettre les données. Le module électronique du contrôleur (CE) commande des actionneurs pour aider à pointer et à stabiliser le télescope malgré tout mouvement ou vibration sur le vaisseau spatial.
Le LCRD a récemment passé avec succès un examen de point de décision clé et est passé à l'étape d'intégration et de test du développement, au cours de laquelle les ingénieurs s'assureront que chaque composant se comportera comme prévu après le lancement de l'instrument. Le lancement est prévu pour l'été 2019.
L'équipe LCRD est dirigée par le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Les partenaires incluent le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, et le laboratoire Lincoln du MIT.
LCRD est un projet au sein de la mission de démonstration technologique de la direction de la mission de technologie spatiale de la NASA, qui effectue des démonstrations au niveau du système de technologies et de capacités transversales et comble le fossé entre les défis scientifiques et techniques et les innovations technologiques nécessaires pour les surmonter, permettant de nouvelles missions spatiales robustes comme le LCRD.
