Les communications dans l’espace profond de la NASA vont bénéficier d’un boost laser

Il y a plus de missions que jamais à destination de l’espace lointain, et elles promettent de produire exponentiellement plus de données que les missions précédentes sous la forme de mesures scientifiques complexes, d’images haute définition et de vidéos. Des expériences comme DSOC joueront donc un rôle crucial en aidant la NASA à faire progresser les technologies qui pourront être utilisées régulièrement par les engins spatiaux et les systèmes au sol à l’avenir.

Le DSOC représente la prochaine phase des plans de la NASA visant à développer des technologies de communication améliorées et révolutionnaires capables d’augmenter les transmissions de données depuis l’espace, ce qui est essentiel pour les ambitions futures de l’agence, a déclaré Trudy Kortes, directrice du programme de missions de démonstration technologique (TDM) au siège de la NASA. à Washington. Nous sommes ravis d’avoir l’opportunité de tester cette technologie lors du vol Psyches.

Technologies révolutionnaires

L’émetteur-récepteur embarqué sur Psyché est doté de plusieurs nouvelles technologies, notamment une caméra de comptage de photons inédite attachée à un télescope à ouverture de 8,6 pouces (22 centimètres) qui dépasse du côté du vaisseau spatial. L’émetteur-récepteur recherchera et se verrouillera de manière autonome la liaison montante laser proche infrarouge de haute puissance transmise par le laboratoire du télescope de communication optique de l’installation de Table Mountain du JPL, près de Wrightwood, en Californie. La liaison montante laser démontrera également l’envoi de commandes à l’émetteur-récepteur.

Le puissant laser de liaison montante est un élément essentiel de cette démonstration technologique pour des débits plus élevés vers les engins spatiaux, et les mises à niveau de nos systèmes au sol permettront les communications optiques pour les futures missions dans l’espace lointain, a déclaré Jason Mitchell, directeur du programme de communications et de navigation spatiales (SCaN) de la NASA. au siège de la NASA.

Une fois verrouillé sur le laser de liaison montante, l’émetteur-récepteur localisera le télescope Hale de 200 pouces (5,1 mètres) à l’observatoire Caltechs Palomar dans le comté de San Diego, en Californie, à environ 100 miles (130 kilomètres) au sud de Table Mountain. L’émetteur-récepteur utilisera ensuite son laser proche infrarouge pour transmettre des données à haut débit jusqu’à Palomar. Les vibrations du vaisseau spatial qui pourraient autrement pousser le laser hors de la cible seront amorties par des entretoises de pointe fixant l’émetteur-récepteur à Psyché.

Pour recevoir le laser de liaison descendante à haut débit de l’émetteur-récepteur DSOC, le télescope Hale a été équipé d’un nouvel ensemble de détecteurs de photons uniques à nanofils supraconducteurs. L’assemblage est refroidi cryogéniquement afin qu’un seul photon laser incident (une particule quantique de lumière) puisse être détecté et son heure d’arrivée enregistrée. Transmise sous forme de train d’impulsions, la lumière laser doit parcourir plus de 200 millions de miles (300 millions de kilomètres), la plus grande distance parcourue par le vaisseau spatial au cours de cette démonstration technique, avant que les signaux faibles puissent être détectés et traités pour extraire les informations.

Chaque composant du DSOC présente une nouvelle technologie, depuis les lasers de liaison montante haute puissance jusqu’au système de pointage sur le télescope émetteur-récepteur et jusqu’aux détecteurs extrêmement sensibles qui peuvent compter les photons uniques à leur arrivée, a déclaré Bill Klipstein du JPL, chef de projet DSOC. L’équipe a même dû développer de nouvelles techniques de traitement du signal pour extraire les informations de signaux aussi faibles transmis sur de grandes distances.

Les distances impliquées posent un autre défi pour la démonstration technologique : plus Psyché voyage loin, plus les photons mettront de temps pour atteindre leur destination, créant un décalage pouvant atteindre des dizaines de minutes. Les positions de la Terre et du vaisseau spatial changeront constamment pendant le déplacement des photons laser, ce décalage devra donc être compensé.

Pointer le laser et le verrouiller sur des millions de kilomètres tout en traitant du mouvement relatif de la Terre et de Psyché constitue un défi passionnant pour notre projet, a déclaré Biswas.

En savoir plus sur la mission

DSOC fera la démonstration des opérations pendant près de deux ans après le lancement de la mission Psyché de la NASA, en route vers son survol de Mars en 2026. Bien que l’émetteur-récepteur DSOC soit hébergé par le vaisseau spatial Psyché, la démonstration technique ne relayera pas les données de la mission Psyché. Le succès de chaque projet est évalué indépendamment de l’autre.

DSOC est la dernière d’une série de démonstrations de communications optiques financées par TDM et SCaN. JPL, une division de Caltech à Pasadena, en Californie, gère le DSOC pour le TDM au sein de la direction des missions de technologie spatiale de la NASA et le SCaN au sein de la direction des missions des opérations spatiales de l’agence.

La mission Psyché est dirigée par l’Arizona State University. JPL est responsable de la gestion globale de la mission, de l’ingénierie système, de l’intégration et des tests, ainsi que des opérations de la mission. Psyché fait partie du programme Discovery de la NASA.

Pour plus d’informations sur DSOC, accédez à :

https://www.jpl.nasa.gov/missions/dsoc