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La Nasa se lance dans la communication spatiale par laser

Vue d'artiste de la sonde LADEE et de son système de communication avec la Terre par laser (Nasa).

Vue d'artiste de la sonde LADEE et de son système de communication avec la Terre par laser (Nasa).

La sonde LADEE a été lancée le 6 septembre vers la Lune avec succès. Elle devrait échanger, pour la première fois, des informations à haut débit avec la Terre grâce à un rayon laser à la place des ondes radio.

La communication sur de longues distances présente plusieurs difficultés: le délai, le débit, la puissance de l'émetteur...

Le premier facteur est inhérent à la vitesse de propagation des ondes radio. Pas besoin d’aller dans l’espace pour le percevoir. L’envoyé spécial d’un journal télévisé, qu’il se trouve à quelques milliers, quelques centaines ou seulement quelques kilomètres des studios, entend la question du présentateur avec quelques longues secondes de retard. La faute aux communications via des satellites situés à 36.000 km au dessus de nos têtes.

Alors, imaginez le décalage avec un envoyé spécial... sur la Lune. Soit à environ 400.000 km... Il serait plus de dix fois plus long. Un vrai problème pour les occupants de la future base lunaire dont rêve la Nasa. Le dialogue avec leur famille risque d’être fastidieux. A la classique question par SMS «T’es où?», la réponse risque d’être périmée lors de sa réception...

On peut agir sur le débit

Si l’on ne peut guère agir sur la vitesse, qui ne peut dépasser celle de la lumière, il reste le second obstacle: le débit. L’imagerie spatiale devient de plus en plus gourmande en matière de qualité: il faut désormais transmettre de la vidéo haute définition en 3D. Si les ondes radiofréquences se déplacent à peu près à la vitesse de la lumière, elles sont en passe d’atteindre leur limite en matière de débit, d’autant qu’elles sont sensibles aux interférences et au brouillage.

D’où le développement d’une technologie de communication spatiale par laser que la Nasa va expérimenter pour la première fois en grandeur nature avec la sonde de la mission Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) qui doit être envoyée vers la Lune le 6 septembre. A bord, se trouvera le Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD).

Pour la première fois, un engin spatial établira un faisceau laser avec la Terre pour échanger des informations. Un exploit technologique tant la précision requise est importante.

La difficulté est renforcée par la sensibilité de la lumière aux obstacles tels que les nuages. La Nasa a donc choisi trois sites de communication situés dans des lieux au ciel clair: White Sands Complex au Nouveau Mexique, le JPL en Californie et le site de l’agence spatiale européenne (ESA) sur l’île de Tenerife, en Espagne.

Cent jour d'expérimentation

«Le LLCD est conçu pour envoyer six fois plus de données depuis la Lune, à l’aide d’un émetteur qui consomme 25% de puissance en moins que les systèmes équivalents utilisant des radiofréquences», explique Don Cornwell, le patron de l’instrument développé par le laboratoire Lincoln du MIT. Le LLCD doit transmettre des informations à la vitesse de centaines de mégabits de données par seconde, soit l’équivalent de 100 chaînes de télévision haute définition expédiées simultanément. Bonne nouvelle pour les habitants de la future base lunaire: ils pourront regarder la télévision par laser.  

La mission d’exploration lunaire LADEE doit durer cent jours et servira de test au LLCD. Elle sera suivie, en 2017, par le lancement du Laser Communications Relay Demonstration (LCRD), qui vise une exploitation du laser sur de plus longues distances et devra résister aux conditions du «véritable» espace.

La Nasa avait déjà fait une expérience de communication spatiale par laser dont nous avions parlé début 2013 en transmettant une image de la Joconde entre la Terre et la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter. Preuve que l’opération n’est pas simple, le résultat n’avait été concluant qu’après un important travail de traitement de l’image, passablement mitée par le passage à travers l’atmosphère. Le LLCD devra permettre d’évaluer plus précisément les performances du laser dans l’espace.

M.A.

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