La NASA utilise des lasers pour envoyer des informations vers et depuis la Terre, utilisant des faisceaux invisibles pour traverser le ciel, envoyant des téraoctets de données - images et vidéos - pour accroître notre connaissance de l'univers. Cette capacité est connue sous le nom de communications laser ou optiques, même si ces faisceaux infrarouges sans danger pour les yeux ne peuvent pas être vus par les yeux humains.

"Nous sommes ravis de la promesse que les communications laser offriront dans les années à venir", a déclaré Badri Younes, administrateur associé adjoint et responsable du programme pour les communications et la navigation spatiales (SCaN) au siège de la NASA à Washington. "Ces missions et démonstrations inaugurent la nouvelle décennie de la lumière de la NASA au cours de laquelle la NASA travaillera avec d'autres agences gouvernementales et le secteur commercial pour étendre considérablement les futures capacités de communication pour l'exploration spatiale et permettre des opportunités économiques dynamiques et solides."

Les systèmes de communication laser offrent aux missions des débits de données accrus, ce qui signifie qu'ils peuvent envoyer et recevoir plus d'informations en une seule transmission par rapport aux ondes radio traditionnelles. De plus, les systèmes sont plus légers, plus flexibles et plus sûrs. Les communications laser peuvent compléter les communications par radiofréquence, que la plupart des missions de la NASA utilisent aujourd'hui.

Démonstration de relais de communication laser (LCRD)

Le 7 décembre 2021, la démonstration de relais de communications laser (LCRD) a été lancée en orbite, à environ 22 000 milles de la Terre pour tester les capacités des communications laser. LCRD est la première démonstration technologique de l'agence d'un système de relais laser bidirectionnel. Maintenant que le LCRD est en orbite, les progrès des communications laser de la NASA se poursuivent.

Programme des expérimentateurs du LCRD

En mai 2022, la NASA a certifié que le LCRD est prêt à mener des expériences. Ces expériences testent et perfectionnent les systèmes laser, l'objectif global de la mission. Des expériences fournies par la NASA, d'autres agences gouvernementales, des universités et l'industrie mesurent les effets à long terme de l'atmosphère sur les signaux de communication laser ; évaluer l'applicabilité de la technologie pour les missions futures ; et test des capacités de relais laser en orbite.

"Nous commencerons à recevoir certains résultats d'expériences presque immédiatement, tandis que d'autres sont à long terme et il faudra du temps pour que des tendances émergent au cours de la période d'expérimentation de deux ans du LCRD", a déclaré Rick Butler, chef de projet pour le programme d'expérimentateurs du LCRD au Goddard Space Flight de la NASA. Centre de Greenbelt, Maryland. "LCRD répondra aux questions de l'industrie aérospatiale sur les communications laser en tant qu'option opérationnelle pour les applications à large bande passante."

"Le programme est toujours à la recherche de nouvelles expériences, et toute personne intéressée devrait tendre la main", a déclaré Butler. "Nous exploitons la communauté des communications laser et ces expériences montreront comment l'optique fonctionnera pour les organisations internationales, l'industrie et les universités."

La NASA continue d'accepter des propositions de nouvelles expériences pour aider à affiner les technologies optiques, accroître les connaissances et identifier les applications futures.

Le LCRD relayera même les données soumises par le public peu de temps après son lancement sous la forme de résolutions du Nouvel An partagées avec les comptes de médias sociaux de la NASA. Ces résolutions seront transmises à partir d'une station au sol en Californie et relayées via LCRD à une autre station au sol située à Hawaï comme une autre démonstration des capacités de LCRD.

Livraison infrarouge téraoctet (TBIRD)

Récemment après le LCRD, la charge utile TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) a été lancée le 25 mai 2022, dans le cadre de la mission Pathfinder Technology Demonstrator 3 (PTD-3), depuis la station de la Force spatiale de Cap Canaveral sur la mission de covoiturage Transporter-5 de SpaceX. TBIRD présentera des liaisons descendantes de données de 200 gigabits par seconde, le débit optique le plus élevé jamais atteint par la NASA.

TBIRD poursuit l'infusion des communications optiques de la NASA en démontrant les avantages que les communications laser pourraient avoir pour les missions scientifiques proches de la Terre qui capturent des données importantes et de grandes images détaillées. TBIRD renvoie des téraoctets de données en un seul passage, démontrant les avantages d'une bande passante plus élevée et donnant à la NASA un meilleur aperçu des capacités des communications laser sur les petits satellites. TBIRD a la taille d'une boîte de mouchoirs !

"Dans le passé, nous avons conçu nos instruments et engins spatiaux en fonction de la quantité de données que nous pouvons faire descendre ou revenir de l'espace vers la Terre", a déclaré Beth Keer, responsable du projet TBIRD. "Avec les communications optiques, nous explosons tout cela en termes de quantité de données que nous pouvons ramener. C'est vraiment une capacité qui change la donne."

Modem utilisateur et terminal amplificateur LCRD en orbite terrestre basse intégrés (ILLUMA-T)

Lancé début 2023 dans le coffre Dragon de la 27e mission commerciale de services de réapprovisionnement de SpaceX vers la Station spatiale internationale, le modem et amplificateur intégré LCRD Low-Earth Orbit User Terminal (ILLUMA-T) apportera des communications laser au laboratoire en orbite et permettra aux astronautes de vivre et y travailler avec des capacités de données améliorées.

ILLUMA-T collectera les informations des expériences à bord de la station et enverra les données au LCRD à 1,2 gigabits par seconde. À ce rythme, un long métrage pourrait être téléchargé en moins d'une minute. Le LCRD transmettra ensuite ces informations aux stations au sol à Hawaï ou en Californie.

« ILLUMA-T et le LCRD travailleront ensemble pour devenir le premier système laser à démontrer les liaisons de communication entre l'orbite terrestre basse et l'orbite géosynchrone au sol », a déclaré Chetan Sayal, chef de projet pour ILLUMA-T à la NASA Goddard.

Système de communications optiques Orion Artemis II (O2O)

Le système de communications optiques Orion Artemis II (O2O) apportera des communications laser sur la Lune à bord du vaisseau spatial Orion de la NASA pendant la mission Artemis II. O2O sera capable de transmettre des images et des vidéos haute résolution lorsque les astronautes reviendront dans la région lunaire pour la première fois depuis plus de 50 ans. Artemis II sera le premier vol lunaire avec équipage à démontrer les technologies de communication laser, envoyant des données vers la Terre avec un débit de liaison descendante pouvant atteindre 260 mégabits par seconde.

"En insufflant de nouvelles technologies de communication laser dans les missions Artemis, nous donnons à nos astronautes plus d'accès aux données que jamais auparavant", a déclaré Steve Horowitz, responsable du projet O2O. "Plus les débits de données sont élevés, plus nos instruments peuvent envoyer d'informations à la Terre, et plus nos explorateurs lunaires peuvent faire de la science."

Les efforts de communication laser de la NASA s'étendent également dans l'espace lointain. Actuellement, la NASA travaille sur un futur terminal qui pourrait tester les communications laser contre des distances extrêmes et des contraintes de pointage difficiles.

Qu'il s'agisse d'apporter des communications laser à des missions proches de la Terre, de la Lune ou de l'espace lointain, l'infusion de systèmes optiques fera partie intégrante des futures missions de la NASA. Les débits de données plus élevés des communications laser permettront aux missions d'exploration et scientifiques d'envoyer plus de données vers la Terre et d'en découvrir davantage sur l'univers. La NASA pourra utiliser des informations provenant d'images, de vidéos et d'expériences pour explorer non seulement la région proche de la Terre, mais également pour se préparer à de futures missions sur Mars et au-delà. + Explorer plus loin

La prochaine démonstration de communication laser de la NASA installée, intégrée