Prévu pour le lancement le 12 octobre avec la mission Psyché, DSOC fera la démonstration de technologies permettant à l’agence de transmettre des débits de données plus élevés depuis l’espace lointain.
L’expérience pionnière de communications optiques dans l’espace profond (DSOC) de la NASA sera la première démonstration de communications laser ou optiques depuis des distances aussi lointaines que Mars. Lancé avec la mission Psyché de la NASA vers un astéroïde riche en métaux du même nom le jeudi 12 octobre, le DSOC testera des technologies clés conçues pour permettre aux futures missions de transmettre des données scientifiques plus denses et même de diffuser des vidéos depuis la planète rouge.
Voici cinq choses à savoir sur cette démonstration technologique de pointe :
1. DSOC est la première fois que la NASA teste comment les lasers pourraient augmenter la transmission de données depuis l’espace lointain.
Jusqu’à présent, la NASA utilisait uniquement les ondes radio pour communiquer avec les missions qui voyagent au-delà de la Lune. Tout comme la fibre optique remplace les anciennes lignes téléphoniques sur Terre à mesure que la demande de données augmente, le passage des communications radio aux communications optiques permettra d’augmenter les débits de données dans tout le système solaire, avec une capacité 10 à 100 fois supérieure aux systèmes de pointe actuels. utilisé par les vaisseaux spatiaux. Cela permettra de mieux permettre les futures missions d’exploration humaine et robotique, ainsi que de prendre en charge des instruments scientifiques à plus haute résolution.
Apprenez-en davantage sur la manière dont DSOC sera utilisé pour tester pour la première fois la transmission de données à large bande passante au-delà de la Lune – et comment il pourrait transformer l’exploration de l’espace lointain. Crédit : NASA/JPL-Caltech
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 rattachée 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 de Table Mountain du JPL, près de Wrightwood, en Californie. L’émetteur transmettra 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 Palomar de Caltech 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 une 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 de la démonstration technologique. 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.
Le télescope Hale intègre un récepteur à réseau de comptage de photons à nanofils supraconducteurs refroidi par cryogénie, développé par le JPL. L’instrument est équipé d’une électronique à grande vitesse pour enregistrer l’heure d’arrivée de photons uniques afin que le signal puisse être décodé. L’équipe DSOC a même développé de nouvelles techniques de traitement du signal pour extraire les informations des faibles signaux laser qui auront été transmis sur des dizaines, voire des centaines de millions de kilomètres.
5. Il s’agit du dernier projet de communications optiques de la NASA.
En 2013, la démonstration de communications laser lunaire de la NASA a testé des débits de données de liaison montante et descendante record entre la Terre et la Lune. En 2021, la démonstration de relais de communications laser de la NASA a été lancée pour tester les capacités de relais de communications optiques à large bande passante depuis l’orbite géostationnaire afin que les engins spatiaux n’aient pas besoin d’une ligne de vue directe avec la Terre pour communiquer. Et l’année dernière, le système TeraByte InfraRed Delivery de la NASA a transmis le débit de données le plus élevé jamais enregistré depuis un satellite en orbite terrestre basse vers un récepteur au sol.
DSOC emmène les communications optiques dans l’espace lointain, ouvrant la voie à des communications à large bande passante au-delà de la Lune et 1 000 fois plus loin que n’importe quel test de communications optiques réalisé à ce jour. Si elle réussit, la technologie pourrait conduire à des communications à haut débit avec des images haute définition en streaming qui contribueront au prochain pas de géant de l’humanité : lorsque la NASA enverra des astronautes sur Mars.