L'« autoroute de l'information » Terre-Lune est ouverte ! Selon les informations obtenues auprès du Centre d'ingénierie et de technologie des applications spatiales de l'Académie des sciences de Chine, la mission expérimentale de communication laser Terre-Lune de notre pays a franchi une étape importante : une liaison laser bidirectionnelle a été établie avec succès sur une distance de plus de 400 000 kilomètres entre la Terre et la Lune, réalisant pour la première fois une communication laser bidirectionnelle à haut débit Terre-Lune. Cela marque l'entrée officielle de la communication laser spatiale chinoise dans l'espace Terre-Lune, après avoir quitté l'orbite terrestre basse.

▲ Schéma de la communication laser bidirectionnelle à l'échelle Terre-Lune.

La communication laser spatiale est un mode de communication utilisant le laser pour transmettre des informations, offrant des avantages tels qu'une large bande passante, une vitesse élevée, une grande précision de direction et une bonne confidentialité. Cependant, plus la distance est grande, plus les défis techniques sont importants. Yang Lei, chercheur au Centre d'ingénierie et de technologie des applications spatiales de l'Académie des sciences de Chine, a déclaré : « La communication laser en espace lointain a toujours dû surmonter trois obstacles majeurs : des distances de plusieurs centaines de milliers de kilomètres, rendant l'alignement précis du faisceau extrêmement difficile ; un signal si faible à son arrivée sur Terre qu'il est presque imperceptible ; et une vitesse de transmission qui n'a jamais pu être améliorée. »

La première difficulté réside dans le « pointage ». La communication Terre-Lune peut être comparée au fait de faire passer un faisceau lumineux extrêmement fin à travers un « trou d'aiguille » en mouvement rapide, à 400 000 kilomètres de distance. La moindre déviation angulaire, même infime, à l'extrémité émettrice se traduirait par une erreur de position de plusieurs kilomètres à l'arrivée près de la cible. Pour y remédier, l'équipe de recherche a mis au point une nouvelle approche : en tenant compte de divers facteurs tels que l'orbite du satellite, les erreurs d'installation du télescope, la réfraction atmosphérique et le temps de vol du laser, le satellite en orbite et le télescope au sol restent constamment alignés pendant leurs mouvements, garantissant que le laser atteint avec précision la position prédéterminée.

Une fois le problème du « pointage » résolu, une nouvelle difficulté est apparue : lorsque le laser a parcouru les 400 000 kilomètres et atteint le sol, il ne reste plus que quelques photons, extrêmement faibles. Le signal que le télescope au sol peut capter est infime, et la lumière de la Lune, celle des étoiles et les lumières urbaines viennent encore perturber la réception. Pour y faire face, l'équipe a utilisé un « détecteur ultra-sensible » capable de détecter des photons uniques et a développé un algorithme complexe de reconnaissance du signal, parvenant à extraire le signal utile du bruit de fond. C'est comme si, dans une rue animée et bruyante à des milliers de kilomètres, on parvenait à entendre distinctement le bruit d'une aiguille tombant au sol.

Une fois le signal capté, il fallait aussi augmenter la vitesse de transmission. Grâce à des avancées technologiques, l'équipe a considérablement amélioré l'efficacité du traitement des données. Cette expérience a permis d'atteindre un débit préliminaire de 1,25 Mbps (mégabits par seconde) en liaison montante et de 100 Mbps en liaison descendante. Yang Lei a donné un exemple : « Pour une image haute définition de la surface lunaire en 8K, la transmission par liaison micro-ondes traditionnelle de 5 Mbps prendrait environ 4 à 5 minutes ; avec la communication laser de 100 Mbps, il ne faut qu'environ 12 secondes. »

« L'"autoroute de l'information" entre la Terre et la Lune est désormais ouverte, et à l'avenir, nous obtiendrons davantage de données scientifiques, plus originales et à plus forte valeur ajoutée », a déclaré Yang Lei. Ces technologies fourniront également de nouveaux moyens de transmission d'informations à haut débit pour les missions habitées vers la Lune, la construction de stations de recherche lunaires et l'exploration de l'espace lointain.

Cette mission est menée par le Centre d'ingénierie et de technologie des applications spatiales de l'Académie des sciences de Chine, en collaboration avec le Laboratoire Zhijiang, l'Observatoire astronomique du Yunnan de l'Académie des sciences de Chine, l'Institut de microsystèmes et de technologies de l'information de Shanghai de l'Académie des sciences de Chine, entre autres, et a été réalisée grâce à un satellite en orbite rétrograde à distance (DRO-A).