Communication par satellite

Les méthodes de communication des satellites peuvent être principalement divisées en deux types : l'utilisation des ondes électromagnétiques pour la communication et l'utilisation de la lumière pour la communication. D'autres sous-divisions incluent la communication par micro-ondes, la communication térahertz, la communication laser et la communication quantique.

Parmi elles, la communication térahertz et quantique ou les technologies associées sont encore immatures, et la communication par micro-ondes la plus mature présente également certains inconvénients. Tout d'abord, la transmission longue distance nécessite une consommation d'énergie élevée et le débit de transmission est également limité. Deuxièmement, en raison de l'environnement interstellaire complexe et changeant, la communication par micro-ondes nécessite l'application de bandes de fréquences spécifiques pour éviter le chevauchement avec les fréquences de communication par satellite adjacentes et empêcher les interférences de signaux.

En comparaison, la technologie de communication laser est de plus en plus mature et son utilisation dans la communication interstellaire augmente progressivement. La communication laser bénéficie de la catalyse de la communication par fibre optique terrestre dans la chaîne industrielle. Ses avantages comprennent un débit de transmission élevé, aucune limitation de bande de fréquence et aucune interférence avec toute autre communication interstellaire.

Communication laser par satellite

La communication laser par satellite utilise des lasers comme porteurs de signaux pour moduler et transmettre des informations telles que la voix et les données. Contrairement à la communication par micro-ondes, le faisceau laser sert de support de transmission des informations dans l'espace. FrançaisSelon les différents environnements de transmission laser, la communication laser par satellite peut être divisée en deux catégories : la communication laser dans un environnement sous vide, également connue sous le nom de communication laser intersatellite, qui est principalement utilisée pour la communication entre des appareils dans un environnement sous vide, tels que les satellites, les engins spatiaux et les stations spatiales ; et la communication laser réalisée dans l'atmosphère, connue sous le nom de communication laser espace-sol, qui a un large éventail d'applications, telles que la connexion de satellites avec des utilisateurs terrestres, maritimes et aériens.

Composants clés

Les composants clés de la communication laser par satellite comprennent les émetteurs laser, les lentilles optiques de transmission, les lentilles optiques de réception, les récepteurs laser, le matériel de contrôle, etc.

Avantages de la communication laser par satellite

· Débit de communication élevé : la communication laser par satellite utilise des faisceaux laser avec des fréquences de plusieurs centaines de térahertz supérieures à celles des micro-ondes, ce qui permet une capacité de transport d'informations plus élevée. Il a le potentiel de transmettre des informations à des vitesses allant jusqu'à des térabits par seconde (Tbps) en utilisant des techniques comme le multiplexage par répartition en longueur d'onde.
· Forte capacité anti-interférence : les faisceaux laser ont un angle de divergence étroit et une excellente directivité, ce qui les rend moins sensibles aux interférences externes. La communication laser n'est pas limitée par les ressources du spectre électromagnétique des satellites, offrant de solides capacités anti-interférences.
· Bonne confidentialité : la communication laser par satellite fonctionne dans la gamme de longueurs d'onde de 0,8 à 1,55 μm, qui fait partie du spectre de la lumière invisible et est difficile à détecter pendant la communication. Le petit angle de divergence et la largeur de faisceau étroite des lasers améliorent la sécurité et la fiabilité de la communication laser en les rendant difficiles à capturer dans l'espace.
· Composants légers requis : Par rapport aux systèmes à micro-ondes, les dispositifs requis pour la communication laser, tels que les antennes optiques, sont plus petits et plus légers. FrançaisLa longueur d'onde plus petite des lasers permet d'utiliser des charges utiles de communication compactes et légères pour les satellites spatiaux, répondant aux exigences de taille, de poids et de consommation d'énergie.
· Potentiel d'économies de coûts : L'établissement de liaisons laser intersatellites réduit le besoin d'une infrastructure de station terrestre étendue. Cela simplifie les structures du réseau satellitaire, favorise la convergence des données et conduit à des économies de coûts dans divers aspects.

Relever les défis

· Système de visée complexe : La communication laser par satellite repose sur des systèmes optiques et des mécanismes de suivi et de visée de haute précision en raison du faible angle de divergence des lasers. L'établissement de liaisons entre récepteurs et émetteurs, en particulier dans l'espace, nécessite un alignement et un suivi précis à l'aide de systèmes de pointage, d'acquisition et de suivi optiques (PAT).
· Équilibrage de l'efficacité et des paramètres de l'antenne : Obtenir la plus petite taille de spot pour les antennes de transmission peut être difficile en raison des limites de diffraction et des exigences d'alignement précis. L'augmentation du diamètre des antennes de réception améliore la réception du signal, mais entraîne des volumes, un poids et des coûts plus importants du système. L'amélioration de la sensibilité de réception est essentielle pour optimiser les performances.
· Atténuation et retard du signal dans la transmission longue distance : la communication laser est confrontée à des défis dans la transmission longue distance en raison des interférences atmosphériques. Les particules dans l'atmosphère, telles que les molécules de gaz, le brouillard d'eau et la brume ayant des longueurs d'onde similaires à celles des lasers, peuvent provoquer l'absorption et la diffusion des ondes lumineuses, ce qui entrave la transmission. Les turbulences atmosphériques ont également un impact sur la réception du signal.

Bien qu'il existe des défis à relever, les efforts de recherche et de développement en cours visent à résoudre ces problèmes et à améliorer encore l'efficacité et la fiabilité des systèmes de communication laser.