Ce schéma montre une application de réseaux de guides d'ondes en réseau, une technologie développée par l'industrie des télécommunications, combinant huit réseaux laser (à gauche) à un seul guide d'ondes (à l'extrême droite) qui fournirait finalement des longueurs d'onde infrarouges spécifiques à un détecteur. Crédit :UCSB et NRL
Une technologie qui a permis une livraison toujours plus rapide de la voix et des données sur Internet et d'autres plates-formes de télécommunications pourrait jouer un rôle de premier plan dans la quête de la NASA pour développer un très petit instrument pour recueillir des détails sans précédent sur les planètes extraterrestres, lunes, comètes, et astéroïdes.
Bien que son composant critique soit la taille d'une puce informatique, l'instrument promet de dépasser les performances d'un type similaire, mais un instrument beaucoup plus gros installé dans un observatoire au sol à Hawaï. Depuis son installation au sommet du mont Haleakala en 2014, l'instrument hétérodyne à infrarouge moyen développé au Japon, ou MILAHI, a rassemblé extraordinairement détaillé, mesures en continu de la dynamique atmosphérique, structure thermique, et les compositions de surface de Mars et de Vénus.
Aussi bon que soit MILAHI, il est trop gros et lourd pour voler sur un satellite traditionnel, sans parler d'un CubeSat moins cher dont la petite taille et le moindre coût permettraient aux scientifiques de piloter plusieurs, des plateformes équipées de manière similaire pour les observations multipoints, a déclaré le chercheur principal Tony Yu, un technologue au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui a récemment remporté des fonds de développement technologique du programme Planetary Concepts for the Advancement of Solar System Observations (PICASSO) de la NASA pour développer un instrument plus petit de type MILAHI.
"Nous voulons faire une science similaire, mais nous devons réduire la taille de l'instrument, " Yu dit, ajoutant que l'objectif de son équipe est de créer un petit appareil léger qui consomme beaucoup moins d'énergie et fonctionne sans pièces mobiles, le rendant idéal pour voler sur les plates-formes CubeSat.
Le technologue Goddard, Tony Yu, applique la technologie créée par l'industrie des télécommunications pour développer un très petit instrument permettant de recueillir des détails sans précédent sur les planètes extraterrestres, lunes, comètes, et astéroïdes. Crédit :NASA/Chris Gunn
IMAGE Parfait pour les études planétaires
Comme MILAHI, le circuit intégré photonique conçu pour la reconnaissance et l'exploration, ou IMAGE, serait réglé sur les longueurs d'onde de l'infrarouge moyen - la gamme spectrale ou de fréquence idéale pour la télédétection de l'eau, gaz carbonique, méthane, et de nombreux autres composés dans les atmosphères et les surfaces extraterrestres. Et aussi comme MILAHI, PICTURE diviserait la lumière infrarouge moyen en ses couleurs composantes - une science appelée spectroscopie - pour révéler une mine d'informations sur la composition d'un objet et d'autres propriétés physiques.
Mais en rétrécissant l'instrument pour qu'il rentre dans un CubeSat, qui n'est souvent pas plus gros qu'une miche de pain, exigera que Yu et son équipe, dont le Naval Research Laboratory et l'Université de Californie-Santa Barbara, adopter des techniques créées à l'origine par l'industrie des télécommunications. "Essentiellement, ce que nous faisons, c'est appliquer les technologies de télécommunication pour une utilisation dans l'espace, " dit Yu.
Sous son prix PICASSO, Yu et son équipe se concentrent sur l'un des sous-systèmes les plus critiques de PICTURE :le spectromètre PIC, le dispositif de la taille d'une puce inspiré des réseaux de guides d'ondes en réseau de l'industrie des télécommunications, ou AWG.
Dans les télécommunications et les réseaux informatiques, Les AWG remplissent plusieurs fonctions. Dans un processus appelé multiplexage, ils combinent plusieurs signaux analogiques ou numériques avec des longueurs d'onde variables en une seule fibre optique. A l'extrémité réceptrice d'un réseau de communication optique, un processus inverse, connu sous le nom de démultiplexage, se produit. Les guides d'ondes récupèrent ensuite les canaux individuels.
Avec ce processus en deux étapes, plusieurs canaux peuvent partager une ressource — dans ce cas, généralement un câble à fibre optique - et subissent une interférence et une diaphonie considérablement réduites tout en augmentant considérablement l'efficacité et la vitesse des signaux de télécommunications.
« Son jour est venu »
L'équipe envisage d'adopter le même principe général. Le spectromètre PIC de la taille d'une puce, équipé des guides d'ondes inspirés des télécommunications, séparerait la lumière en ses longueurs d'onde individuelles dans l'infrarouge moyen, une étape importante dans la détermination finale de la composition moléculaire des atmosphères et des surfaces planétaires. Ces canaux individuels seraient ensuite mélangés avec de la lumière laser, également réglé sur une longueur d'onde spécifique, dans un processus appelé hétérodynage, une technique couramment utilisée pour amplifier les signaux.
Sous cet effort, l'équipe développera un spectromètre PIC qui se concentre sur la bande spectrale idéale pour détecter le monoxyde de carbone. L'objectif du PICASSO est d'élever le niveau de préparation technologique (TRL) de l'appareil - l'échelle utilisée par la NASA pour déterminer la préparation d'une technologie à l'utilisation dans l'espace - de son TRL actuel de deux à un TRL de quatre, puis de faire progresser l'autre de l'instrument sous-systèmes, ainsi que sa capacité à détecter d'autres composés moléculaires au-delà du monoxyde de carbone.
"Nous sommes vraiment enthousiasmés par cet instrument, " a déclaré Mike Krainak, l'ancien chef de la branche laser et électro-optique de Goddard et membre de l'équipe PICTURE, qui occupe désormais le poste d'ingénieur émérite. "C'est une technologie avec un avenir formidable dans tous les types d'applications. Son jour est venu."
