L'Agence Spatiale Européenne (ESA) a confirmé un succès exceptionnel dans la démonstration d'une technologie révolutionnaire qui changera à jamais la façon dont nous communiquons avec les missions dans l'espace lointain. Au cours de l'été 2025, une série de quatre tests de communication optique réussis a été menée avec la sonde spatiale Psyche de la NASA, qui se trouve actuellement à une distance de plus de 300 millions de kilomètres de la Terre. Les quatre tentatives d'établir une liaison laser, chacune techniquement plus exigeante que la précédente, ont été couronnées d'un succès total, démontrant la préparation de l'Europe pour une nouvelle ère de l'internet interplanétaire.

Cet exploit technologique n'est pas seulement un test ; il représente une étape clé vers un avenir où d'énormes quantités de données, y compris des vidéos haute résolution et des données scientifiques complexes, pourront être envoyées depuis Mars, Jupiter et au-delà en temps quasi réel. Contrairement aux ondes radiofréquences (RF) traditionnelles, utilisées depuis des décennies, les faisceaux laser offrent des débits de transmission de données nettement plus élevés, permettant d'envoyer des informations scientifiques haute résolution, des vidéos et de la télémétrie dans des volumes jusqu'alors inimaginables. La communication optique utilise des photons de lumière pour transmettre des informations, ce qui permet d'obtenir des faisceaux beaucoup plus étroits et concentrés, réduisant ainsi la perte de signal sur de vastes distances et nécessitant des systèmes de communication plus petits et plus légers sur les engins spatiaux eux-mêmes.

Un signal laser historique de l'Europe vers l'espace lointain

Le premier moment clé de cette campagne ambitieuse a eu lieu le 7 juillet 2025. Ce soir-là, l'émetteur laser au sol portable de l'ESA (Ground Laser Transmitter - GLT), temporairement installé à l'observatoire de Kryoneri en Grèce, a tiré un faisceau laser précisément dirigé vers la position calculée de la sonde Psyche de la NASA. La sonde, lancée pour explorer l'astéroïde métallique éponyme que l'on pense être le vestige du noyau d'une ancienne protoplanète, est devenue un partenaire idéal dans cette entreprise pionnière grâce au système expérimental de communications optiques dans l'espace lointain (Deep Space Optical Communications - DSOC) de la NASA qu'elle transporte.

Après environ quinze minutes, le temps nécessaire à la lumière pour parcourir l'immense distance, l'instrument DSOC sur Psyche a détecté avec succès le signal entrant. Presque instantanément, le système a répondu avec son propre faisceau laser dirigé vers la Terre. Ce signal de retour a été capté par le récepteur laser au sol (Ground Laser Receiver - GLR) de l'ESA, situé à l'observatoire d'Helmos, à environ 37 kilomètres de l'émetteur de Kryoneri. La boucle de communication complète, de l'envoi à la réception de la réponse, a duré environ 30 minutes et est ainsi entrée dans l'histoire comme la première liaison optique réussie avec une sonde spatiale dans l'espace lointain réalisée depuis le sol européen. Pour les besoins de la campagne, ces deux observatoires grecs, normalement destinés aux observations astronomiques, ont été temporairement transformés en un puissant duo de communication.

Persévérance et stabilité : Maintenir la connexion à des distances cosmiques

Après ce premier succès, les équipes de l'ESA se sont concentrées sur le défi suivant, encore plus grand : maintenir une connexion continue et stable avec une sonde se déplaçant à grande vitesse. Les deux tests suivants y ont été consacrés. « Ces tentatives nous ont permis de fournir à la sonde le 'phare' laser terrestre le plus stable possible, afin qu'elle puisse envoyer des données de manière fiable à notre récepteur sur Terre », a expliqué Clemens Heese, chef de la section des technologies optiques de l'ESA et chef de projet pour la démonstration DSOC.

L'effort a payé. La technique a fonctionné parfaitement et, lors de la troisième tentative, l'équipe a réussi à recevoir un flux de données ininterrompu à un débit de 1,3 mégabits par seconde (Mbps). Ils ont réussi à décoder toutes les informations reçues qui provenaient d'une distance environ deux fois supérieure à la distance entre la Terre et le Soleil. Atteindre une telle stabilité à une distance aussi extrême a nécessité une précision de pointage incroyable et des corrections constantes pour compenser le mouvement de la Terre, la rotation de la planète et la trajectoire de la sonde elle-même.

Le point culminant de la campagne : Chasse aux photons et le chat qui a conquis le système solaire

Le quatrième et dernier test a repoussé les limites du possible. Cette fois, le récepteur de l'observatoire d'Helmos a suivi la sonde alors qu'elle était basse sur l'horizon, ce qui signifie que le signal a dû traverser une partie plus dense et plus turbulente de l'atmosphère terrestre. La turbulence atmosphérique est le plus grand ennemi de la communication optique car le « scintillement » des faisceaux peut provoquer une interruption de la liaison. Malgré cela, le système sophistiqué d'Helmos, dont le détecteur était refroidi à une température de seulement 1 Kelvin (-272,15 °C) pour pouvoir enregistrer des photons individuels, a suivi Psyche avec succès.

Contrairement aux transmissions précédentes qui contenaient des données de test, celle-ci a apporté une surprise inattendue et sympathique. D'une distance de plus de 300 millions de kilomètres, à une vitesse atteignant 1,8 Mbps, est arrivée une vidéo d'un chat nommé Tater chassant un point laser. Cette initiative, conçue par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, n'était pas seulement une blague, mais une démonstration intelligente de la capacité du système à transmettre des vidéos haute définition sur des distances interplanétaires, ouvrant la voie à de futures retransmissions en direct depuis d'autres planètes.

Andrea Di Mira, chef de projet pour le GLT de l'ESA, a souligné la complexité de cette opération : « Avec la quatrième liaison, nous avons franchi le seuil de deux unités astronomiques. Cela a nécessité une opération extrêmement complexe avec des activités parallèles. Le temps de retour du signal d'environ 34 minutes nous laissait très peu de marge pour ajuster les angles de pointage du laser. Nous avons soigneusement planifié chaque activité, préparé des scénarios de secours et calibré précisément chaque système pour aligner nos faisceaux de haute puissance avec une précision d'une seconde d'arc et les maintenir pointés de manière stable vers Psyche. »

Une orchestration complexe en coulisses

Pendant les quatre tests, l'observatoire d'Helmos n'a pas seulement servi de domicile au récepteur, mais aussi de centre opérationnel principal de l'ESA. De là, l'équipe a coordonné chaque passage de la sonde, y compris la communication entre le GLR, le GLT et l'équipe du terminal de vol DSOC au JPL en Californie du Sud. En raison des distances énormes et des retards de signal, chaque action a dû être anticipée et coordonnée à l'avance.

« C'était comme diriger un orchestre : chaque mouvement devait être parfaitement synchronisé pour que chaque décision nous rapproche du point optimal pour suivre Psyche et maximiser la réception du signal », a déclaré Sinda Mejri, chef de projet pour le GLR de l'ESA. « L'équipe du terminal de vol au JPL nous envoyait continuellement les mesures de puissance du signal de la sonde jusqu'en Grèce, pendant que nous exécutions un arbre de décision prédéfini pour ajuster les modèles de balayage et le pointage du faisceau. »

Regard vers l'avenir : De l'analyse des données aux missions vers Mars

Une fois la campagne terminée avec succès, les données collectées seront soumises à une analyse détaillée pour évaluer les performances de chaque système et perfectionner davantage la technologie. Une mise à niveau du télescope d'Helmos est prévue pour améliorer ses capacités, et de futures activités pour l'émetteur GLT sont également à l'étude. Des discussions sont déjà en cours sur de nouvelles expériences potentielles dans le ciel en 2026.

Mehran Sarkarati, chef du département d'ingénierie des stations terriennes de l'ESA, a souligné l'importance stratégique de ce succès : « Une connectivité autonome et résiliente est cruciale pour la souveraineté, non seulement sur Terre, mais aussi dans l'espace. Cette démonstration marque une étape clé vers l'établissement d'un accès européen à des réseaux de communication optique à haute capacité pour la Lune, Mars et au-delà. » Ce succès jette les bases du programme ASSIGN (Advancing Solar System Internet and GrouNd) proposé par l'ESA, qui sera présenté au conseil ministériel de l'ESA en novembre.

En regardant encore plus loin dans l'avenir, l'ESA étudie actuellement le concept d'un remorqueur martien à propulsion électrique, appelé 'LightShip', qui transporterait des engins spatiaux habités vers Mars. Après avoir déposé les passagers, LightShip se déplacerait sur une orbite de service d'où il fournirait des services de communication et de navigation via le système MARCONI (MARs COmmunication and Navigation Infrastructure). Une partie de ce système comprendra également un démonstrateur de communication optique, comme une étape sur la voie du soutien aux futures missions humaines sur la Planète Rouge.