La NASA utilise la Station spatiale internationale, un vaisseau spatial de la taille d’un terrain de football en orbite autour de la Terre, pour en apprendre davantage sur la vie et le travail dans l’espace.
Depuis plus de 20 ans, la station spatiale fournit une plateforme unique pour la recherche et l’investigation dans des domaines comme la biologie, la technologie, l’agriculture et bien plus encore. Elle sert de foyer aux astronautes menant des expériences, y compris le perfectionnement des capacités de communication spatiale de la NASA.
En 2023, la NASA enverra une démonstration technologique connue sous le nom d’ILLUMA-T (Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal) vers la station spatiale. Ensemble, ILLUMA-T et le Laser Communications Relay Demonstration (LCRD), qui a été lancé en décembre 2021, compléteront le premier système de relais laser bidirectionnel de bout en bout de la NASA.
Avec ILLUMA-T, le bureau du programme Space Communications and Navigation (SCaN) de la NASA démontrera la puissance des communications laser depuis la station spatiale. Utilisant une lumière infrarouge invisible, les systèmes de communication laser envoient et reçoivent des informations à des débits de données plus élevés. Avec des débits plus élevés, les missions peuvent envoyer plus d’images et de vidéos sur Terre en une seule transmission.
Une démonstration en orbite basse
Une fois installé sur la station spatiale, ILLUMA-T mettra en évidence les avantages que des débits de données plus élevés pourraient avoir pour les missions en orbite terrestre basse.
« Les communications laser offrent aux missions plus de flexibilité et un moyen accéléré de récupérer les données de l’espace« , a déclaré Badri Younes, ancien administrateur adjoint délégué du programme SCaN de la NASA. « Nous intégrons cette technologie dans des démonstrations près de la Terre, sur la Lune et dans l’espace lointain.«
En plus de débits de données plus élevés, les systèmes laser sont plus légers et consomment moins d’énergie, un avantage clé lors de la conception de vaisseaux spatiaux. ILLUMA-T a à peu près la taille d’un réfrigérateur standard et sera fixé à un module externe de la station spatiale pour mener sa démonstration avec LCRD.
Les bénéfices d’un relais laser
Actuellement, LCRD met en évidence les avantages d’un relais laser en orbite géosynchrone à 22 000 miles de la Terre en faisant transiter des données entre deux stations terrestres et en menant des expériences pour affiner davantage les capacités laser de la NASA.
« Une fois ILLUMA-T sur la station spatiale, le terminal enverra des données haute résolution, y compris des images et des vidéos, à LCRD à un débit de 1,2 gigabit par seconde« , a déclaré Matt Magsamen, directeur de projet adjoint pour ILLUMA-T. « Ensuite, les données seront envoyées de LCRD à des stations au sol à Hawaï et en Californie. Cette démonstration montrera comment les communications laser peuvent bénéficier aux missions en orbite terrestre basse. »
Crédits : NASA/Dennis Henry
Lancement et installation
ILLUMA-T sera lancé en tant que charge utile de la 29ème mission de ravitaillement commercial de SpaceX pour la NASA. Dans les deux premières semaines suivant son lancement, ILLUMA-T sera retiré du compartiment de chargement du vaisseau spatial Dragon pour être installé sur le Japanese Experiment Module-Exposed Facility (JEM-EF) de la station, également connu sous le nom de « Kibo » – ce qui signifie « espoir » en japonais.
Suite à l’installation de la charge utile, l’équipe ILLUMA-T effectuera des tests préliminaires et des vérifications en orbite. Une fois terminés, l’équipe fera un passage pour le premier signal lumineux de la mission – une étape critique où la mission transmet son premier faisceau de lumière laser à travers son télescope optique vers LCRD.
Une fois le premier signal lumineux atteint, la transmission de données et les expériences de communication laser commenceront et se poursuivront pendant toute la durée de la mission prévue.
Tester les lasers dans différents scénarios
À l’avenir, les communications laser opérationnelles compléteront les systèmes radiofréquence, que la plupart des missions spatiales utilisent aujourd’hui pour envoyer des données sur Terre. ILLUMA-T n’est pas la première mission à tester les communications laser dans l’espace, mais rapproche la NASA d’une intégration opérationnelle de la technologie.
Outre LCRD, les prédécesseurs d’ILLUMA-T comprennent le système TeraByte InfraRed Delivery 2022, qui teste actuellement les communications laser sur un petit CubeSat en orbite terrestre basse ; la démonstration Lunar Laser Communications, qui a transféré des données vers et depuis l’orbite lunaire vers la Terre et inversement pendant la mission Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer en 2014 ; et l’Optical Payload for Lasercomm Science de 2017, qui a démontré comment les communications laser peuvent accélérer le flux d’informations entre la Terre et l’espace par rapport aux signaux radio.
Tester la capacité des communications laser à produire des débits de données plus élevés dans une variété de scénarios aidera la communauté aérospatiale à affiner davantage la capacité pour les futures missions vers la Lune, Mars et l’espace lointain.
En synthèse
La NASA poursuit le développement des communications laser spatiales avec la mission ILLUMA-T, qui sera installée sur la Station Spatiale Internationale en 2023. Associée au relais LCRD, cette démonstration permettra de valider la transmission de données à très haut débit en orbite basse. Les communications laser offrent de nombreux avantages par rapport aux liaisons radio classiques et seront amenées à jouer un rôle clé pour les futures missions lunaires et martiennes.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la mission ILLUMA-T ?
ILLUMA-T est une démonstration technologique de communications laser qui sera installée sur la Station Spatiale Internationale en 2023.
Quel est son objectif ?
Valider la transmission de données à très haut débit entre la Station Spatiale Internationale et le relais laser LCRD en orbite géosynchrone.
Quels sont les avantages des communications laser ?
Débits plus élevés, équipements plus légers et moins gourmands en énergie par rapport aux liaisons radio classiques.
Où en est le développement des communications laser pour l’espace ?
Après plusieurs démonstrations concluantes, la technologie arrive à maturité et sera prochainement intégrée opérationnellement sur des missions lunaires et martiennes.
Quel est le rôle du relais LCRD ?
Placé en orbite géosynchrone, LCRD sert de relais entre ILLUMA-T et les stations terrestres pour la transmission des données laser.
Quand aura lieu le lancement d’ILLUMA-T ?
Le lancement est prévu en 2023 à bord d’une mission de ravitaillement SpaceX.
Légende illustration principale : La charge utile ILLUMA-T de la NASA communique avec le LCRD au moyen de signaux laser. Concept d’artiste. – Crédits: NASA/Dave Ryan
La charge utile ILLUMA-T est gérée par le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. Parmi les partenaires figurent le bureau du programme de la Station spatiale internationale au Centre spatial Johnson de la NASA à Houston et le laboratoire Lincoln du Massachusetts Institute of Technology. ILLUMA-T est financé par le programme Space Communications and Navigation (SCaN) au siège de la NASA à Washington.
