Telecomunicações ópticas espaciais

As telecomunicações ópticas espaciais são uma classe de comunicação baseada no espaço baseada no uso de laser para a transmissão de dados. Essa técnica torna possível aumentar consideravelmente a taxa de transferência em comparação com links de rádio, enquanto reduz a energia elétrica necessária. A utilização do laser neste contexto esbarra, porém, na necessidade de um apontamento extremamente preciso de um suporte possivelmente se movendo em alta velocidade em relação ao receptor e quando este estiver no solo com problemas de transparência da atmosfera. As telecomunicações ópticas espaciais têm sido objeto de inúmeras experiências desde o início dos anos 2000. O uso de lasers visa responder a diferentes contextos: crescimento do volume de dados transmitidos por instrumentos a bordo de satélites cada vez mais poderosos, distância da espaçonave terrestre, consumo crescente demandas. As aplicações estudadas dizem respeito às ligações entre satélite e estação terrestre, entre satélite em órbita baixa e satélite geoestacionário desempenhando o papel de retransmissor, entre satélites em órbita baixa ( constelação de satélites de telecomunicações) e entre sondas espaciais que circulam no sistema solar e estações no Terra.

Operação

Vantagens e desvantagens

As principais vantagens são:

Divergência de sinal baixo. Isso é 1000 vezes menos importante do que um link de rádio, o que reduz muito a potência necessária para transmitir a mesma quantidade de dados.
A frequência óptica permite que uma grande quantidade de dados seja transmitida

As principais desvantagens são:

Necessidade de um objetivo muito preciso do transmissor de laser, o que é particularmente difícil de alcançar quando a distância e a direção do receptor estão mudando rapidamente
Sensibilidade à transparência ótica da atmosfera quando se trata de uma ligação com a Terra

Formulários

links entre o satélite em órbita baixa e o satélite geoestacionário
ligações entre o satélite e a estação terrestre,
ligação entre satélites em órbita baixa dentro de uma constelação de satélites de telecomunicações para telefonia via satélite ou internet via satélite
ligação entre as sondas espaciais que circulam no sistema solar e a Terra

Conquistas

As telecomunicações ópticas espaciais foram objeto de numerosos experimentos:

SILEX ( Semiconductor Laser Inter-Satellite Link Experiment ) foi um experimento de link laser conduzido pela Agência Espacial Européia e CNES entre o satélite SPOT 4 circulando em órbita terrestre baixa e ARTEMIS circulando em órbita geoestacionária. O primeiro link funcional data deNovembro de 2001. A taxa de transferência foi de 50 megabits / segundo. O laser do tipo GaAlAs operou no comprimento de onda de 800 nm. A recepção usou matrizes CCD e um espelho basculante. A modulação era do tipo PPM .
O experimento LLCD ( Lunar Laser Communications Demonstration ) é um demonstrador tecnológico da NASA destinado às comunicações ópticas entre a sonda espacial lunar LADEE orbitando a Lua e uma estação terrestre. A missão realizada em 2013/2014 permitiu atingir uma velocidade descendente de 622 megabits / se uma velocidade ascendente de 20 megabits / s.
EDRS é o sistema de comunicações implantado em 2016 e 2018 pela Agência Espacial Europeia em satélites comerciais de telecomunicações em órbita geoestacionária e que serve de retransmissor entre os satélites ESA operando em órbita baixa e as estações terrestres. É baseado em um sistema de comunicação a laser desenvolvido com o apoio da agência espacial alemã DLR pela empresa Tesat Spacecom . Este sistema também deve ser instalado a bordo de satélites cujos dados são retransmitidos, mas tem a vantagem de permitir um rendimento instantâneo particularmente alto de 1,8 gigabits / segundo (e 40 terabytes por dia).
OPALS ( Optical PAyload for Lasercomm Science ) é um experimento experimental de telecomunicações ópticas da NASA instalado a bordo da Estação Espacial Internacional que operou por 3 meses a partir deabril de 2014.
LCRD ( Laser Communications Relay Demonstration ) é um demonstrador tecnológico da NASA destinado a testar a técnica de comunicação óptica entre um satélite geoestacionário e uma estação terrestre. O transmissor deve estar a bordo de um satélite experimental da Força Aérea que deve ser colocado em órbita em 2019. Dois telescópios serão mobilizados no solo para receber os dados: o OCTL do centro do JPL localizado na Table Mountain na Califórnia com um telescópio de 1 metro de abertura e uma estação no Havaí com um telescópio com abertura de 60 cm. Ambas as estações também estão equipadas com um transmissor de laser.
A NASA planeja lançar a sonda espacial Psyche em 2022, equipada com um sistema de telecomunicações ópticas DSOC ( Deep Space Optical Communication ). A sonda espacial deve ser colocada em órbita em torno de um asteróide que circula a uma distância do Sol entre 2,5 e 3,2 unidades astronômicas.

Referências

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Bibliografia

Panorama

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Trabalho de fundo

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