De nouveaux systèmes laser jettent les bases d’une communication optique à l’échelle du système solaire afin que les futures missions spatiales puissent transmettre plus de données


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  • Les chercheurs rapportent de nouveaux résultats du projet de démonstration de la technologie DSOC (Deep Space Optical Communications) de la NASA, qui développe et teste de nouvelles sources laser avancées pour la communication optique dans l’espace lointain. La capacité d’effectuer une communication optique en espace libre dans tout le système solaire irait au-delà des capacités des systèmes de communication radio utilisés actuellement et fournirait la bande passante nécessaire aux futures missions spatiales pour transmettre de grandes quantités de données, y compris des images et des vidéos haute définition.

    Le système de démonstration se compose d’un émetteur-récepteur laser de vol, d’un émetteur laser au sol et d’un récepteur laser au sol. L’émetteur de liaison descendante a été installé sur le vaisseau spatial Psyche, qui se rendra sur un astéroïde métallique unique également appelé Psyche, qui orbite autour du Soleil entre Mars et Jupiter.

    Malcom. W. Wright, du Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, présentera les résultats des tests fonctionnels et environnementaux de l’ensemble d’émetteur laser de vol en liaison descendante DSOC et de l’ensemble d’émetteur de liaison montante au sol au congrès Optica Laser, du 11 au 15 décembre 2022.

    La validation des communications optiques dans l’espace lointain permettra de diffuser en continu des images haute définition lors de l’exploration robotique et habitée de corps planétaires, en utilisant des ressources comparables aux télécommunications radiofréquence de pointe.

    Transmettre dans l’espace lointain

    Bien que les communications optiques en espace libre de l’espace au sol aient été démontrées à des distances aussi éloignées que la lune, l’extension de ces liaisons à des étendues spatiales profondes nécessite de nouveaux types d’émetteurs laser. Le laser de vol en liaison descendante doit avoir une efficacité photonique élevée tout en supportant une puissance de crête proche du kilowatt. Le laser de liaison montante nécessite des puissances moyennes de plusieurs kilowatts avec une largeur de raie étroite, une bonne qualité de faisceau et de faibles taux de modulation.

    L’ensemble émetteur laser de vol utilise un laser amplificateur de puissance d’oscillateur maître à base de fibre co-dopé Er-Yb de puissance moyenne avec des largeurs d’impulsion discrètes de 0,5 à 8 ns dans un faisceau de sortie polarisé à 1550 nm avec un rapport d’extinction de plus de 33 dB. Le laser a passé avec succès des tests de vérification et d’environnement avant d’être intégré dans des engins spatiaux. Les tests de bout en bout de l’émetteur laser de vol avec l’ensemble récepteur au sol ont également validé les performances de la liaison optique pour une variété de formats d’impulsions et vérifié l’interface avec l’ensemble électronique DSOC.

    Lancer une nouvelle approche

    L’ensemble émetteur de liaison montante au sol peut prendre en charge des liaisons optiques avec une puissance moyenne allant jusqu’à 5,6 kW à 1064 nm. Il comprend dix émetteurs laser à fibre à longueur d’onde continue de classe kilowatt modifiés pour prendre en charge les formats de modulation. Un refroidisseur placé à distance assure la gestion thermique des lasers et des alimentations. Le laser de liaison montante fournira également une balise lumineuse sur laquelle l’émetteur-récepteur de vol peut se verrouiller.

    « L’utilisation de plusieurs sources laser individuelles qui se propagent à travers des sous-ouvertures sur le miroir primaire du télescope soulage les besoins en énergie d’une seule source », a déclaré Wright. « Il permet également d’atténuer les turbulences atmosphériques et réduit la densité de puissance sur les miroirs du télescope. »

    Maintenant que les tests au niveau du vaisseau spatial sont terminés, le vaisseau spatial Psyche – avec l’émetteur-récepteur laser de vol à bord – sera intégré dans un lanceur. La démonstration de la technologie DSOC commencera peu de temps après le lancement et se poursuivra pendant un an alors que le vaisseau spatial s’éloigne de la Terre et effectuera finalement un survol de Mars.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Optique. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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