En marge de la mission Psyché, la Nasa testera les communications par laser dans l’espace lointain, au lieu des ondes radio. Les lasers ont la faculté de transporter plus de données, ce qui est décisif pour la suite de la conquête spatiale.

Quand on parle de lasers dans l’espace, on pense inévitablement à la guerre des étoiles. Il existe pourtant un autre usage que l’on peut faire de ces rayons de lumière : établir des communications sur de très grandes grandes distances. C’est justement le sens d’un programme de la Nasa dénommé « Deep Space Optical Communications ».

Ce projet va être testé très bientôt. L’agence spatiale américaine profite en effet du lancement de la mission Psyché pour expérimenter ces communications optiques dans l’espace profond. Une première démonstration est attendue dans trois semaines, lorsque la sonde d’exploration sera assez loin de la Terre — à près de 7,5 millions de kilomètres.

Comme le nom de l’initiative le suggère, le DSOC entend donner à la Nasa une solution de communication plus performante dans l’espace lointain — en clair, pour tout ce qui se trouve au-delà de la Lune, qui est elle-même à près de 385 000 km. Cela inclut aussi bien les satellites que la perspective d’une installation humaine sur Mars, après 2030 ou 2040.

Cet élargissement de la bande passante apparaît indispensable pour se déployer davantage dans l’espace profond. Selon la position entre la Terre et Mars dans le Système solaire, le délai de communication peut varier de 3 minutes à presque 22 minutes. Ce long temps d’attente a été dépeint dans le film Seul sur Mars, où Matt Damon avait du mal à échanger avec la Nasa.

Passer du bas débit à la fibre optique, en somme

Le laser est perçu comme une alternative aux ondes radio. Dans les deux cas, les transmissions voyagent à la vitesse de la lumière, mais le laser offre un débit plus important. C’est en quelque sorte le haut débit de l’espace. Cela ne réduira pas le temps nécessaire à l’information pour voyager dans le cosmos, mais cela aidera à véhiculer plus d’informations.

Ainsi, le DSOC « pourrait soutenir les futures missions d’exploration en fournissant une plus grande largeur de bande pour la transmission de données que les communications traditionnelles par radiofréquence », relève la Nasa. Ce sera ainsi l’occasion de passer concrètement aux travaux pratiques, avec un test en conditions réelles, après des années d’attente.

La Nasa en parlait déjà en 2017, en faisant miroiter tous les bénéfices d’une solution basée sur la lumière : possibilité d’envoyer des vidéos depuis la surface d’autres planètes, envoi plus conséquent de données de recherche, suivi plus fin de certains évènements se produisant soudainement, comme des tempêtes de poussière ou des atterrissages de vaisseaux spatiaux.

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La lumière est au cœur de la fibre optique sur Terre. Elle sera peut-être aussi la liaison du futur pour les échanges spatiaux. // Quentin Magdelaine

Surtout, cela permet aussi de lancer beaucoup plus de données dans une fenêtre de tir parfois très contrainte, avec la Terre qui n’est pas toujours en ligne de vue directe — sauf à imaginer la mise en place d’un réseau de relais pour faire transiter le signal entre plusieurs sondes, par exemple. Ce qui arrivera peut-être un jour, mais cela nécessitera des années d’effort.

Un exemple avait été donné à l’époque avec l’orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter, qui a une liaison pouvant atteindre 6 Mbit/s avec les ondes radio. Si son module de communication avait été remplacé par un équivalent basé sur le laser, avec un degré de communication énergétique équivalent et une masse similaire, la liaison aurait pu atteindre 250 Mbit/s. Presque 42 fois plus.

Bien sûr, cela ne semble pas particulièrement remarquable au regard de ce que permet la fibre optique sur Terre. Mais c’est oublier que l’espace n’est pas du tout équipé de la même façon. Il n’y a aucune infrastructure en place, aujourd’hui, dans le Système solaire pour avoir du très haut débit partout. En outre, les distances sont sans commune mesure.

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