Télécommunications optiques spatiales
télécommunications spatiales reposant sur l'utilisation de laser pour la transmission des données. / De Wikipedia, l'encyclopédie encyclopedia
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Les télécommunications optiques spatiales sont une catégorie de télécommunications spatiales reposant sur l'utilisation de laser pour la transmission des données. Cette technique permet d'accroitre considérablement le débit par rapport aux liaisons radio, grâce à la fréquence élevée du signal et de la divergence réduite du faisceau optique émis par le laser, tout en réduisant la puissance électrique nécessaire ainsi que la masse et le cout des équipements de télécommunications. Les télécommunications optiques spatiales constituent une des applications des communications optiques en espace libre. L'utilisation du laser dans ce contexte se heurte toutefois à la nécessité d'un pointage extrêmement précis depuis un support se déplaçant éventuellement à grande vitesse par rapport au récepteur et lorsque ce dernier se trouve au sol à des problèmes de transparence de l'atmosphère qui peuvent interdire toute liaison durant une fraction significative de l'année. Malgré ces contraintes les premières utilisations opérationnelles se développent au cours de la deuxième moitié de la décennie 2010 après une longue période d'expérimentation de solutions techniques qui se poursuit toujours en 2023.
Le recours aux liaisons optiques vise à répondre à différents contextes : croissance du volume des données transmises par la charge utile embarquée sur les satellites (relais radio, instruments scientifiques, caméras, radars,...), recherche d'une réduction des couts des équipements de télécommunications et de la taille des satellites, maintien d'un débit significatif lorsque l'engin spatial se trouve à grande distance de la Terre. Les liaisons optiques peuvent s'appliquer à différentes configurations : liaison directe entre satellite et station au sol ou via un satellite géostationnaire jouant le rôle de relais, liaison entre satellites circulant sur une orbite basse (constellation de satellites de télécommunications), liaison entre une sonde spatiale circulant dans le système solaire et la Terre avec des distances se chiffrant en centaines de millions de kilomètres.
Alors que les applications terrestres des liaisons optiques se développent rapidement dans les années 1970 à travers la création de réseaux utilisant la fibre optique, leur application dans le domaine spatial est freinée par l'impact de l'atmosphère sur les signaux optiques. Ce n'est que dans les années 1990 que les premières expériences sont réalisées par la NASA. Celles-ci profitent de la mise au point de composants intégrés utilisés par les réseaux terrestres. Depuis le début des années 2000 cette technologie fait l'objet de nombreuses expérimentations en particulier de la part de l'agence spatiale américaine, la NASA : LLCD (2013) liaison optique entre une sonde spatiale (LADEE) en orbite autour de la Lune et une station de réception terrestre, OPALS (2014) liaison optique entre la Station spatiale internationale et une station de réception terrestre, LCRD (depuis 2021) test d'une liaison optique passant par un satellite relais en orbite géostationnaire. Les premiers systèmes opérationnels sont en cours de déploiement depuis le milieu de la décennie 2010 : système ERDS européen (liaison entre satellite d'observation de la Terre et satellite relais en orbite géostationnaire) ainsi que les constellations Starlink de SpaceX et Transport Layer du département de la Défense des États-Unis circulant sur une orbite basse (liaisons inter-satellites).