Le système de relais laser de la NASA envoie des images d'animaux vers et depuis la Station spatiale

Grâce au premier système de relais laser bidirectionnel de bout en bout de la NASA, des photos et des vidéos d'animaux de compagnie précieux ont volé dans l'espace via des liaisons de communication laser à une vitesse de 1,2 gigabits par seconde, soit plus rapide que la plupart des vitesses Internet domestiques.

Les astronautes de la NASA Randy Bresnik, Christina Koch et Kjell Lindgren, ainsi que d'autres employés de l'agence, ont soumis des photos et des vidéos de leurs animaux de compagnie pour faire un voyage vers et depuis la Station spatiale internationale.

Les transmissions ont permis au programme SCaN (Space Communications and Navigation) de la NASA de démontrer la puissance des communications laser tout en testant simultanément une nouvelle technique de mise en réseau.

“La campagne d'imagerie d'animaux de compagnie a été enrichissante sur plusieurs fronts pour les équipes ILLUMA-T, LCRD et HDTN”, a déclaré Kevin Coggins, administrateur associé adjoint et responsable du programme SCaN au siège de la NASA à Washington. “Non seulement ils ont démontré comment ces technologies peuvent jouer un rôle essentiel dans les futures missions scientifiques et d'exploration de la NASA, mais cela a également fourni une opportunité amusante aux équipes de “imaginer” leurs animaux de compagnie participant à cette démonstration innovante.”

Cette démonstration a été inspirée par “Taters the Cat”, un chat orange dont la vidéo a été transmise sur 30 millions de kilomètres via des liaisons laser à la charge utile DSOC (Deep Space Optical Communications) de la mission Psyché. LCRD, DSOC et ILLUMA-T sont trois des démonstrations de communications laser en cours par la NASA visant à prouver la viabilité de la technologie.

Les images et vidéos ont démarré sur un ordinateur dans un centre d’opérations de mission à Las Cruces, au Nouveau-Mexique. De là, la NASA a acheminé les données vers des stations optiques au sol en Californie et à Hawaï. Les équipes ont modulé les données sur des signaux lumineux infrarouges, ou lasers, et ont envoyé les signaux au LCRD (Laser Communications Relay Demonstration) de la NASA situé à 22 000 milles au-dessus de la Terre en orbite géosynchrone. LCRD a ensuite relayé les données vers ILLUMA-T (Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal), une charge utile actuellement montée à l'extérieur de la station spatiale.

Depuis le début de l’exploration spatiale, les missions de la NASA s’appuient sur les communications par radiofréquence pour envoyer des données vers et depuis l’espace. Les communications laser, également appelées communications optiques, utilisent la lumière infrarouge au lieu des ondes radio pour envoyer et recevoir des informations.

Alors que l’infrarouge et la radio se déplacent à la vitesse de la lumière, la lumière infrarouge peut transférer davantage de données en une seule liaison, ce qui la rend plus efficace pour le transfert de données scientifiques. Cela est dû à la longueur d’onde plus étroite de la lumière infrarouge, qui peut contenir plus d’informations sur un signal que les communications radio.

Cette démonstration a également permis à la NASA de tester une autre technique de mise en réseau. Lorsque les données sont transmises sur des milliers, voire des millions de kilomètres dans l’espace, les retards et les risques de perturbation ou de perte de données sont importants. Pour surmonter ce problème, la NASA a développé une suite de protocoles de réseau de communication appelés Delay/Disruption Tolerant Networking, ou DTN. Le processus « store-and-forward » utilisé par DTN permet aux données d'être transmises au fur et à mesure de leur réception ou stockées pour une transmission future si les signaux sont perturbés dans l'espace.

Pour activer le DTN à des débits de données plus élevés, une équipe du Glenn Research Center de la NASA à Cleveland a développé une implémentation avancée, HDTN (High-Rate Delay Tolerant Networking). Cette technologie de réseau agit comme un chemin à grande vitesse pour déplacer les données entre les engins spatiaux et entre les systèmes de communication, permettant un transfert de données à une vitesse jusqu'à quatre fois plus rapide que la technologie DTN actuelle, permettant ainsi aux systèmes de communication laser à grande vitesse d'utiliser le « magasin- et-vers l'avant” du DTN.

La mise en œuvre du HDTN regroupe des données provenant de diverses sources différentes, comme les découvertes de l'instrumentation scientifique de la station spatiale, et prépare les données pour leur transmission vers la Terre. Pour l’expérience photo et vidéo des animaux de compagnie, le contenu a été acheminé à l’aide des protocoles DTN lors de leur voyage de la Terre au LCRD, puis à ILLUMA-T sur la station spatiale. Une fois arrivés, une charge utile HDTN embarquée a démontré sa capacité à recevoir et à réassembler les données dans des fichiers.

Cette mise en œuvre optimisée de la technologie DTN vise à permettre une variété de services de communication pour la NASA, depuis l'amélioration de la sécurité via le cryptage et l'authentification jusqu'à la fourniture d'un routage réseau de multimédia haute définition 4K et bien plus encore. Toutes ces capacités sont testées sur la station spatiale avec ILLUMA-T et LCRD.

Alors que la campagne Artemis de la NASA se prépare à établir une présence durable sur et autour de la Lune, SCaN continuera à développer une technologie de communication révolutionnaire pour apporter l'évolutivité, la fiabilité et les performances de l'Internet terrestre dans l'espace.