NASA's ILLUMA-T: Pionnier de la prochaine ère des communications spatiales par laser.

NASA lancera bientôt la charge utile ILLUMA-T vers la Station spatiale internationale, dans le but d'améliorer les communications laser dans l'espace. En collaboration avec LCRD, lancé précédemment, ce système promet des taux de transmission de données plus rapides en utilisant la lumière infrarouge. Le lancement, les tests et les démonstrations d'ILLUMA-T s'appuient sur les missions passées, faisant progresser la vision de la NASA pour des communications laser avancées dans les futures initiatives spatiales.

La NASA utilise la Station spatiale internationale (ISS) - un vaisseau spatial de la taille d'un terrain de football en orbite autour de la Terre - pour en apprendre davantage sur la vie et le travail dans l'espace. Depuis plus de 20 ans, la station spatiale offre une plate-forme unique pour la recherche et l'investigation dans des domaines tels que la biologie, la technologie, l'agriculture, et plus encore. Elle sert de foyer pour les astronautes qui mènent des expériences, y compris pour faire progresser les capacités de communication spatiale de la NASA.

La charge utile ILLUMA-T de la NASA dans une salle blanche de Goddard. La charge utile sera installée sur la Station spatiale internationale et démontrera des débits de données supérieurs avec la démonstration de relais de communications laser de la NASA. Crédit : Dennis Henry

En 2023, la NASA enverra une démonstration technologique appelée le Terminal Amplificateur ILLUMA-T des Utilisateurs en orbite basse avec démonstration intégrée de relais de communications laser (LCRD) vers la station spatiale. Ensemble, ILLUMA-T et LCRD, lancé en décembre 2021, constitueront le premier système de relais laser bidirectionnel de bout en bout de la NASA.

Avec ILLUMA-T, le bureau du programme de communications spatiales et de navigation (SCaN) de la NASA démontrera la puissance des communications laser depuis la station spatiale. En utilisant une lumière infrarouge invisible, les systèmes de communication laser envoient et reçoivent des informations à des débits de données plus élevés. Avec des débits de données plus élevés, les missions peuvent envoyer plus d'images et de vidéos vers la Terre en une seule transmission. Une fois installé sur la station spatiale, ILLUMA-T présentera les avantages que des débits de données plus élevés pourraient avoir pour les missions en orbite basse terrestre.

Un gros plan sur le module optique d'ILLUMA-T enveloppé d'un film protecteur. Crédit : NASA/Dennis Henry

« Les communications laser offrent aux missions plus de flexibilité et un moyen accéléré de récupérer des données de l'espace », a déclaré Badri Younes, ancien administrateur associé adjoint du programme SCaN de la NASA. « Nous intégrons cette technologie lors de démonstrations près de la Terre, à la Lune et dans l'espace profond. »

En plus de débits de données plus élevés, les systèmes laser sont plus légers et consomment moins d'énergie - un avantage clé lors de la conception de vaisseaux spatiaux. ILLUMA-T a approximativement la taille d'un réfrigérateur standard et sera fixé à un module externe de la station spatiale pour réaliser sa démonstration avec LCRD.

Actuellement, LCRD présente les avantages d'un relais laser en orbite géosynchrone - à 22 000 miles de la Terre - en envoyant des données entre deux stations terrestres et en réalisant des expériences pour affiner davantage les capacités laser de la NASA.

« Une fois qu'ILLUMA-T sera sur la station spatiale, le terminal enverra des données haute résolution, y compris des photos et des vidéos, à LCRD à un débit de 1,2 gigabits par seconde », a déclaré Matt Magsamen, gestionnaire adjoint de projet pour ILLUMA-T. « Ensuite, les données seront envoyées de LCRD à des stations terrestres à Hawaï et en Californie. Cette démonstration montrera comment les communications laser peuvent bénéficier aux missions en orbite basse terrestre. »

ILLUMA-T est lancé en tant que charge utile lors de la 29e mission de services de ravitaillement commercial de SpaceX pour la NASA. Dans les deux premières semaines suivant son lancement, ILLUMA-T sera retiré de la soute du vaisseau Dragon pour être installé sur le module japonais d'expérimentation exposé en extérieur (JEM-EF) de la station, également connu sous le nom de "Kibo" - ce qui signifie "espoir" en japonais.

Après l'installation de la charge utile, l'équipe d'ILLUMA-T effectuera des tests préliminaires et des vérifications en orbite. Une fois terminés, l'équipe effectuera une première mise en service pour le premier rayon lumineux émis par la mission à travers son télescope optique vers LCRD - une étape cruciale.

Une fois la première lumière atteinte, la transmission de données et les expériences de communications laser commenceront et se poursuivront tout au long de la mission prévue.

Feuille de route des communications laser de la NASA. Crédit : NASA / Dave Ryan

Dans le futur, les communications laser opérationnelles viendront en complément des systèmes à radiofréquence, que la plupart des missions spatiales utilisent actuellement pour envoyer des données vers la Terre. ILLUMA-T n'est pas la première mission à tester les communications laser dans l'espace, mais elle rapproche la NASA de l'intégration opérationnelle de cette technologie.

Aside from LCRD, ILLUMA-T’s predecessors include the 2022 TeraByte InfraRed Delivery system, which is currently testing laser communications on a small CubeSat in low Earth orbit; the Lunar Laser Communications Demonstration, which transferred data to and from lunar orbit to the Earth and back during the Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer mission in 2014; and the 2017 Optical Payload for Lasercomm Science, which demonstrated how laser communications can speed up the flow of information between Earth and space compared to radio signals.

The Goddard ILLUMA-T team in front of the payload in a cleanroom. Credit: NASA/Dennis Henry

Testing the ability of laser communications to produce higher data rates in a variety of scenarios will help the aerospace community further refine the capability for future missions to the Moon, Mars, and deep space.