Crédit :NASA
Dans les années à venir, des milliers de satellites, plusieurs télescopes spatiaux de nouvelle génération et même quelques habitats spatiaux devraient être mis en orbite. Au-delà de la Terre, plusieurs missions sont prévues pour être envoyées à la surface lunaire, vers Mars, et au-delà. À mesure que la présence de l'humanité dans l'espace augmente, le volume de données régulièrement renvoyées sur Terre atteint les limites de ce que peuvent gérer les communications radio.
Pour cette raison, La NASA et d'autres agences spatiales recherchent de nouvelles méthodes pour envoyer des informations dans les deux sens à travers l'espace. Déjà, les communications optiques (qui reposent sur des lasers pour coder et transmettre des informations) sont en cours de développement, mais d'autres concepts plus radicaux sont également à l'étude. Il s'agit notamment des communications par rayons X, que la NASA s'apprête à tester dans l'espace à l'aide de son démonstrateur de technologie XCOM.
Depuis sa création en 1958, La NASA s'est appuyée uniquement sur les communications radio pour rester en contact avec toutes ses missions au-delà de la Terre. Une grande partie de cela a été gérée par le Deep Space Network (DSN) de la NASA, un réseau mondial d'antennes radio géantes qui a soutenu toutes les missions interplanétaires de la NASA et certaines missions en orbite terrestre basse (LEO).
Mais avec des missions renouvelées sur la lune, missions en équipage vers Mars, et une gamme croissante de satellites miniatures à venir dans un avenir proche, La NASA aura besoin d'un système de communication plus efficace et plus robuste que jamais. Jusque là, l'utilisation de lasers pour coder et transmettre des données s'est révélée prometteuse, capable de fonctionner 10 à 100 fois plus efficacement que les systèmes radio.
L'une des antennes radio massives prenant en charge le Deep Space Network (DSN) de la NASA. Crédit :NASA
Cependant, La NASA regarde au-delà de ces parties du spectre pour s'adapter au flux d'informations. C'est là que le concept de communications par rayons X (XCOM) entre en jeu, qui offrent encore plus d'avantages que les lasers. Pour un, Les rayons X ont des longueurs d'onde beaucoup plus courtes que les ondes radio et les lasers et peuvent diffuser dans des faisceaux plus serrés.
Cela signifie que plus d'informations pourraient être envoyées avec la même quantité de puissance de transmission, et moins d'énergie serait nécessaire sur de longues distances - du moins en théorie. En outre, Les rayons X ont également l'avantage de pouvoir pénétrer le plasma chaud qui s'accumule lorsque les engins spatiaux rentrent dans l'atmosphère terrestre à des vitesses hypersoniques.
Ces gaines de plasma provoquent une panne de communication avec les engins spatiaux pendant plusieurs secondes, ce qui empêche les contrôleurs de mission de savoir si les équipages sont en sécurité jusqu'à leur atterrissage. Pour tester si un tel système fonctionnera, des techniciens du Goddard Space Flight Center de la NASA ont créé la source de rayons X modulée (MXS), qui sera testé à bord de la Station spatiale internationale (ISS) dans les années à venir.
Cette image montre la source de rayons X modulée, un élément clé de la toute première démonstration de la NASA de communication par rayons X dans l'espace. Crédits :NASA/W. Hrybyk
Pour effectuer ce test, le MXS sera contrôlé à l'aide du NavCube - une technologie de calcul et de navigation à bord de l'ISS - pour envoyer des données codées via des impulsions de rayons X d'un bout à l'autre de la station. Ces impulsions (qui seront déclenchées à une cadence de plusieurs fois par seconde) seront reçues par l'explorateur de composition intérieure d'étoile à neutrons (NICER).
Ce premier test impliquera la transmission de signaux GPS, mais l'équipe de développement espère également envoyer quelque chose de plus compliqué. Comme Jason Mitchell, un ingénieur du Goddard Spaceflight Center de la NASA qui a aidé à développer la démonstration technologique, expliqué dans un communiqué de presse de la NASA :
« Nous avons attendu longtemps pour démontrer cette capacité. Pour certaines missions, XCOM peut être une technologie habilitante en raison des distances extrêmes où ils doivent opérer… Notre objectif pour l'avenir immédiat est de trouver des partenaires intéressés pour aider à développer davantage cette technologie.
Le NavCube pourrait jouer un rôle essentiel en aidant à démontrer les communications par rayons X dans l'espace. Crédit :NASA/W. Hrybyk
Bien que principalement conçu pour recueillir des données sur les étoiles à neutrons et les pulsars, NICER a également utilisé ses capacités pour démontrer des technologies qui reposent sur les rayons X. Par exemple, en 2017, NICER a démontré que les pulsars pouvaient être utilisés comme sources de synchronisation pour les missions dans l'espace lointain afin de déterminer leur emplacement, démontrant ainsi l'efficacité de la navigation par rayons X dans l'espace.
Depuis, La capacité de NICER à démontrer les technologies émergentes a attiré l'attention des scientifiques de la NASA qui se penchent sur le plan de la prochaine ère de vols spatiaux habités. La possibilité d'utiliser les rayons X et d'autres sources lumineuses pour la navigation et la communication est l'un de ces domaines de développement potentiel.
En cas de succès, l'expérience MXS pourrait permettre plus efficace, débits de données en gigabits par seconde pour les missions spatiales lointaines, qui pourrait accueillir toutes sortes de missions lucratives au-delà de la Terre.
