Communication optique
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La communication optique désigne les télécommunications utilisant des moyens, matériaux ou instruments d'optique.
Histoire
[modifier | modifier le code]Le , le prix Nobel de physique est attribué à l'Américano-Britannique Charles Kao pour « une avancée dans le domaine de la transmission de la lumière dans les fibres pour la communication optique » ainsi que l'Américano-Canadien Willard Boyle et l'Américain George Smith pour « l'invention d'un circuit semi-conducteur d'images, le capteur CCD ».
Signaux de fumée
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Un signal de fumée est une forme de communication optique utilisée sur de longues distances, développée en Amérique et en Chine.
On forme les signaux de fumée en couvrant et découvrant un feu à l'aide d'un large tissu. Avec de l'entraînement, on peut arriver à contrôler la taille, la forme et le rythme des signaux. On peut les observer à longue distance, et les relayer via plusieurs stations. C'est pourquoi des stations relais étaient souvent créées pour améliorer la visibilité. En l'absence de langage standardisé, l'émetteur et le receveur se mettaient d'accord à l'avance sur le code. Ainsi, les signaux de fumée, forme de communication assez limitée, ne permettaient de véhiculer que des messages très simples.Fibre optique
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Une fibre optique est un fil dont l’âme, très fine et faite de verre ou de plastique, a la propriété de conduire la lumière et sert pour la fibroscopie, l'éclairage ou la transmission de données numériques. Elle offre un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et peut servir de support à un réseau « large bande » par lequel transitent aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques. Le principe de la fibre optique date du début du XXe siècle mais ce n'est qu'en 1970 qu'est développée une fibre utilisable pour les télécommunications, dans les laboratoires de l'entreprise américaine Corning Glass Works (actuelle Corning Incorporated).
Entourée d'une gaine protectrice, la fibre optique peut être utilisée pour conduire de la lumière entre deux lieux distants de plusieurs centaines, voire milliers, de kilomètres. Le signal lumineux codé par une variation d'intensité est capable de transmettre une grande quantité d'information. En permettant les communications à très longue distance et à des débits jusqu'alors impossibles, les fibres optiques ont constitué l'un des éléments clés de la révolution des télécommunications. Ses propriétés sont également exploitées dans le domaine des capteurs (température, pression, etc.), dans l'imagerie et dans l'éclairage.Télécommunications optiques spatiales
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Les télécommunications optiques spatiales sont une catégorie de télécommunications spatiales reposant sur l'utilisation de laser pour la transmission des données. Cette technique permet d'accroitre considérablement le débit par rapport aux liaisons radio, grâce à la fréquence élevée du signal et de la divergence réduite du faisceau optique émis par le laser, tout en réduisant la puissance électrique nécessaire ainsi que la masse et le cout des équipements de télécommunications. Les télécommunications optiques spatiales constituent une des applications des communications optiques en espace libre. L'utilisation du laser dans ce contexte se heurte toutefois à la nécessité d'un pointage extrêmement précis depuis un support se déplaçant éventuellement à grande vitesse par rapport au récepteur et lorsque ce dernier se trouve au sol à des problèmes de transparence de l'atmosphère qui peuvent interdire toute liaison durant une fraction significative de l'année. Malgré ces contraintes les premières utilisations opérationnelles se développent au cours de la deuxième moitié de la décennie 2010 après une longue période d'expérimentation de solutions techniques qui se poursuit toujours en 2023.
Le recours aux liaisons optiques vise à répondre à différents contextes : croissance du volume des données transmises par la charge utile embarquée sur les satellites (relais radio, instruments scientifiques, caméras, radars,...), recherche d'une réduction des couts des équipements de télécommunications et de la taille des satellites, maintien d'un débit significatif lorsque l'engin spatial se trouve à grande distance de la Terre. Les liaisons optiques peuvent s'appliquer à différentes configurations : liaison directe entre satellite et station au sol ou via un satellite géostationnaire jouant le rôle de relais, liaison entre satellites circulant sur une orbite basse (constellation de satellites de télécommunications), liaison entre une sonde spatiale circulant dans le système solaire et la Terre avec des distances se chiffrant en centaines de millions de kilomètres.
Alors que les applications terrestres des liaisons optiques se développent rapidement dans les années 1970 à travers la création de réseaux utilisant la fibre optique, leur application dans le domaine spatial est freinée par l'impact de l'atmosphère sur les signaux optiques. Ce n'est que dans les années 1990 que les premières expériences sont réalisées par la NASA. Celles-ci profitent de la mise au point de composants intégrés utilisés par les réseaux terrestres. Depuis le début des années 2000 cette technologie fait l'objet de nombreuses expérimentations en particulier de la part de l'agence spatiale américaine, la NASA : LLCD (2013) liaison optique entre une sonde spatiale (LADEE) en orbite autour de la Lune et une station de réception terrestre, OPALS (2014) liaison optique entre la Station spatiale internationale et une station de réception terrestre, LCRD (depuis 2021) test d'une liaison optique passant par un satellite relais en orbite géostationnaire. Les premiers systèmes opérationnels sont en cours de déploiement depuis le milieu de la décennie 2010 : système ERDS européen (liaison entre satellite d'observation de la Terre et satellite relais en orbite géostationnaire) ainsi que les constellations Starlink de SpaceX et Transport Layer du département de la Défense des États-Unis circulant sur une orbite basse (liaisons inter-satellites). En juin 2024, l’Office national d’études et de recherches aérospatiales [ONERA], réalise une liaison bidirectionnelle laser pré-compensée par optique adaptative à plus de 38’000 km avec le soutien de la DGA, entre la charge utile TELEO développée par Airbus Defence and Space (ADS) en orbite géostationnaire et sa station sol FEELINGS - FEEder LINks Ground Station - située sur le site ONERA du Fauga-Mauzac[1]. En 2021, à la demande de la Direction générale de l’armement [DGA] et l’Agence de l’innovation de défense [AID], Unseenlabs en partenariat avec Cailabs (respectivement cubesat et charge utile) développent le programme Keraunos [« foudre » en grec ancien] qui doit permettre une communication optique par laser à haut débit entre un nanosatellite et une station au sol transportable (terre, air, mer). Un satellite est lancé en novembre 2023 sur une orbite basse, une première liaison réussie est réalisée à la mi-2024. Pour les militaires, la liaison optique aérienne permet en plus d'un débit élevé, une grande discrétion et ne pose pas de problème de partage des fréquences entre différents utilisateurs[2].Références
[modifier | modifier le code]- « L'ONERA établit une liaison optique laser record de 38 000 km, une première mondiale », sur www.aerocontact.com (consulté le )
- Laurent Lagneau, « Le satellite militaire français de communication optique Keraunos a réalisé une première mondiale », sur Zone Militaire, (consulté le )
Voir aussi
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- Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :
