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Des lasers pour des liaisons satellites plus rapides et sûres

Posté le par Philippe RICHARD dans Innovations sectorielles

Les satellites sont utilisés pour naviguer, prévoir les conditions météorologiques, surveiller la Terre depuis l'espace, recevoir des signaux de télévision ou encore se connecter à l’Internet. Tous ces services reposent sur des ondes radio qui arrivent à saturation. Les télécommunications optiques spatiales pourraient répondre aux besoins croissants d’échange à très haut débit et améliorer la couverture de l’Internet.

Actuellement, chaque système de communication utilise une bande de fréquences (comme les bandes C, puis Ku et plus récemment Ka pour les chaînes par satellite) qui lui est attribuée et chaque bande fait partie du spectre électromagnétique.

Mais le spectre électromagnétique que l’on peut utiliser avec la technologie actuelle est une ressource limitée. Et il est maintenant saturé. Deux solutions : soit d’anciens services sont supprimés pour être remplacés par d’autres, soit on s’appuie sur des bandes de fréquences plus élevées.

Bien qu’elle soit encore difficile à maîtriser, la communication optique constitue une alternative et une voie d’avenir prometteuse. Au lieu d’utiliser les ondes radio pour transmettre l’information, des opérateurs pourraient s’appuyer sur la lumière des lasers. L’utilisation de bandes de fréquences plus hautes en radiofréquence (RF) (bande Q/V, W… 30 à 110 GHz) est à l’étude.

Pas de piratage

Cette alternative présente différents atouts. Bien qu’elles fassent encore « techniquement » partie du spectre électromagnétique, les fréquences optiques sont nettement plus élevées, ce qui signifie un volume de données plus important et qui est transféré à des débits plus élevés.

Une seule liaison radiofréquence peut fournir des débits de 10 Gbit/s avec de grandes antennes. Mais, une liaison optique peut atteindre des débits 10 à 100 fois supérieurs, en utilisant des antennes 10 à 100 fois plus petites.

Ces liaisons laser pourraient être utilisées pour concevoir un réseau de minisatellites de 200 kilos environ chacun. Placés à 500 km d’altitude, ils délivreraient l’Internet dans des régions totalement déconnectées ou mal connectées aux câbles intercontinentaux à fibre optique qui alimentent l’Internet d’aujourd’hui.

Différentes entreprises ambitionnent de relever ce défi. C’est le cas de SpaceX avec son projet Starlink. 120 satellites (sur 12 000) ont été placés sur orbite. Cette entreprise d’Elon Musk (patron de Tesla et SpaceX) prévoit d’offrir un service Internet haut débit par satellite à partir de 2020.

Un autre avantage de la communication optique est une meilleure sécurité. Le faisceau laser présente une faible divergence contrairement aux ondes RF. La lumière d’un laser forme en effet un faisceau étroit, qui doit être dirigé d’un émetteur vers un récepteur. Comme ce faisceau est très étroit, la communication n’interfère pas avec d’autres récepteurs. Il est très difficile, voire impossible, «d’écouter» la communication.

Cela rend les systèmes optiques plus sûrs que les systèmes radio électromagnétiques. Ils pourraient être utilisés pour transmettre des clés de chiffrement.

En revanche, un laser ne peut pas se propager à travers les murs, et peut même être bloqué par les nuages. Ce n’est pas un problème pour la communication entre les satellites. Par contre, cela peut le devenir pour des services terrestres.

Sensible à l’environnement

Et si la faible divergence du faisceau laser permet de renforcer la confidentialité des connexions, elle représente aussi un défi technologique. Elle requiert un pointage extrêmement précis du faisceau vers le récepteur. Or, ce pointage peut être perturbé par l’environnement.

Pour l’instant, les télécommunications optiques spatiales sont au stade de la démonstration depuis le début des années 2000. Mais les choses semblent s’accélérer. Le projet commun entre l’Agence spatiale européenne (ESA) et Airbus Defence and Space de satellites EDRS commence à être déployé avec la mise en orbite des modèles A et C.

Enfin, il y a le projet HALO et ses 12 satellites optiques en orbite terrestre moyenne. En cours de développement par Laser light communications Inc, une entreprise britannique, cette constellation serait capable de proposer 48 liaisons optiques à 200 Gb/s et 72 liaisons optiques bidirectionnelles à 100 Gb/s.

Très prometteur. Mais après le lancement des premiers satellites en 2015, ce projet semble avoir pris du retard…

Pour aller plus loin

Posté le par Philippe RICHARD


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