Le dispositif de transmission de données laser a approximativement la taille d'une boîte à chaussures
(Image : Laboratoire Lincoln/MIT)
Des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology ont atteint un record absolu en matière de vitesse de transmission de données de l'espace vers la Terre à l'aide de lasers. L'usine pilote de la taille d'une boîte à chaussures transmettait des informations à 100 gigabits par seconde (Gbps). Après cela, l’équipe espère doubler la vitesse, ce qui fournira aux satellites scientifiques des canaux de communication d’une rapidité sans précédent.
Le forfait Internet par satellite le plus cher de SpaceX offre une vitesse de connexion allant jusqu'à 500 Mbps. La solution proposée par les chercheurs du MIT est 200 fois plus rapide que Starlink. Cela semble incroyable, mais tout dépend du support de transmission : tandis que Starlink communique avec une station au sol via un canal radio, le système TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) utilise un faisceau laser.
Grâce à la fréquence plus élevée, le faisceau laser permet de transmettre davantage de données par unité de temps. Mais cela ne veut pas dire que la méthode proposée ne présente aucun inconvénient. L'atmosphère terrestre déforme le signal en le perturbant, entraînant une perte de paquets. De plus, le laser doit être dirigé très précisément vers le récepteur, ce qui n'est pas nécessaire avec un faisceau radio.
Dans le cadre du projet TBIRD, les scientifiques du MIT ont dû surmonter tous ces obstacles technologiques pour créer des nœuds de communication par satellite laser à faible coût et hautes performances. Un prototype d'émetteur laser doté d'un dispositif de stockage rapide, d'un modem optique et d'un amplificateur optique est assemblé à partir de composants disponibles dans le commerce, bien que beaucoup soient modifiés pour fonctionner sous vide (par exemple, l'absence de convection naturelle fait simplement fondre la fibre optique).
Le bloc, pesant un peu plus de 11 kg, a été fabriqué par Terran Orbital et placé sur un châssis cubique du centre de recherche Ames de la NASA doté d'un émetteur laser, qui a été lancé en orbite terrestre basse à 480 km d'altitude en mai 2022 par une fusée SpaceX. . Le signal laser a été reçu par un télescope optique adaptatif de 1 mètre dans une station au sol en Californie.
Au cours des expériences, le système de communication a montré une vitesse de communication record de 100 gigabits par seconde. L'équipe d'ingénierie a résolu le problème du pointage précis du laser vers le récepteur de manière simple, tout en abandonnant le mécanisme de pointage individuel. Le laser dirige la structure cubique vers le récepteur à l'aide de moteurs de guidage. Dans le même temps, l'émetteur lui-même reste simple et compact, ce qui est l'un des objectifs du projet.
De plus, l’équipe a développé sa propre version du protocole ARQ (Automatic Relay Request). Si des erreurs sont insérées dans la transmission, le protocole mis à jour sur un canal de communication sortant lent ne nécessite pas de répéter la totalité de la transmission, mais uniquement des blocs individuels contenant des erreurs, ce qui ne ralentit guère la session de communication.
« À l'avenir, nous prévoyons d'exploiter les capacités supplémentaires du système TBIRD, notamment l'augmentation des vitesses jusqu'à 200 gigabits par seconde, ce qui nous permettra de transférer plus de 2 téraoctets de données, soit l'équivalent de 1 000 films haute définition, en une seule fois. passage de cinq minutes au-dessus de la station au sol », explique Jade Wang, responsable du programme TBIRD.
