5 choses à savoir sur les communications optiques dans l’espace lointain de la NASA
2. La démonstration technologique implique des équipements à la fois dans l’espace et sur Terre.
L’émetteur-récepteur laser de vol DSOC est une expérience attachée au vaisseau spatial Psyche de la NASA, mais Psyche s’appuie sur les communications radio traditionnelles pour les opérations de mission. L’émetteur-récepteur laser comprend à la fois un émetteur laser proche infrarouge pour envoyer des données à haut débit vers la Terre et une caméra sensible de comptage de photons pour recevoir un faisceau laser envoyé depuis la Terre. Mais l’émetteur-récepteur n’est qu’une partie de la démonstration technologique.
Il n’existe pas d’infrastructure dédiée sur Terre aux communications optiques dans l’espace lointain. Par conséquent, aux fins du DSOC, deux télescopes au sol ont été mis à jour pour communiquer avec l’émetteur-récepteur laser de vol. Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud accueillera l’équipe d’exploitation, et un émetteur laser proche infrarouge de haute puissance a été intégré au laboratoire de télescope de communications optiques des installations du JPL à Table Mountain, près de Wrightwood, en Californie. L’émetteur fournira un signal laser modulé à l’émetteur-récepteur de vol du DSOC et servira de balise ou de référence de pointage, afin que le faisceau laser renvoyé puisse être dirigé avec précision vers la Terre.
Les données envoyées par l’émetteur-récepteur de vol seront collectées par le télescope Hale de 200 pouces (5,1 mètres) de l’observatoire Caltechs Palomar dans le comté de San Diego, en Californie, qui a été équipé d’un réseau de détecteurs supraconducteurs spéciaux à haute efficacité.
3. DSOC sera confronté à des défis uniques.
DSOC est destiné à démontrer la transmission à haut débit de données sur des distances allant jusqu’à 240 millions de miles (390 millions de kilomètres), soit plus de deux fois la distance entre le Soleil et la Terre au cours des deux premières années du voyage de six ans de Psyché vers la ceinture d’astéroïdes.
Plus Psyché s’éloigne de notre planète, plus le signal des photons laser deviendra faible, ce qui rendra de plus en plus difficile le décodage des données. Comme défi supplémentaire, les photons mettront plus de temps à atteindre leur destination, créant un décalage de plus de 20 minutes à la distance la plus éloignée des démonstrations techniques. Étant donné que les positions de la Terre et du vaisseau spatial changeront constamment à mesure que les photons se déplacent, les systèmes au sol et en vol DSOC devront compenser, en indiquant où se trouveront le récepteur au sol (à Palomar) et l’émetteur-récepteur de vol (sur Psyché) lorsque les photons arriver.
4. Les technologies de pointe fonctionneront ensemble pour garantir que les lasers sont sur la cible et que les données à large bande passante sont reçues depuis l’espace lointain.
L’émetteur-récepteur laser de vol et l’émetteur laser au sol devront pointer avec une grande précision. Atteindre leurs cibles équivaudra à frapper un centime à un kilomètre et demi pendant que le centime est en mouvement. L’émetteur-récepteur doit donc être isolé des vibrations du vaisseau spatial, qui autrement pousseraient le faisceau laser hors de la cible. Initialement, Psyché dirigera l’émetteur-récepteur de vol en direction de la Terre tandis que des systèmes autonomes sur l’émetteur-récepteur de vol assistés par la balise laser de liaison montante de Table Mountain contrôleront le pointage du signal laser de liaison descendante vers l’observatoire Palomar.