La communication optique vise le ciel

Coordonné par Sodern, Sodah a été lancé officiellement le 14 janvier 2019. Le projet vise à développer, d’ici fin 2020, une charge utile pour assurer la communication optique entre les satellites d’une constellation en orbite basse. Au cœur du développement : un switch optique version « new space » pour affecter un signal optique entrant vers une fibre en sortie. Après le projet Optima qui a mis au point un dispositif similaire pour des satellites géostationnaires, l’heure est à la miniaturisation et à la baisse des coûts.

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La communication optique vise le ciel
Coordonné par Airbus Defence and Space entre 2016 et 2018, le projet Optima a mis au point une charge photonique pour satellites géostationnaires. Sodah s'adresse à l'orbite basse.

Bien établi à la surface du globe avec la fibre optique, l’échange de données grâce à la lumière se développera-t-il un jour dans l’espace ? C’est en tout cas l’objectif du projet Sodah (pour Software defined space optical data highway) qui vient officiellement de démarrer après un financement européen accordé en juillet 2018. La réunion de lancement s’est tenue le 14 janvier 2019 devant l’Agence exécutive pour la recherche (REA) de la Commission européenne, en présence des quatre membres du consortium créé un an plus tôt : Huber + Suhner Polatis, DAS Photonics, MDA et Sodern, qui assure la coordination du projet. Fin 2020, ils présenteront le démonstrateur de la partie photonique d’une charge utile destinée à assurer la communication optique au sein d’une constellation de satellites en orbite basse – entre 400 km et 1000 km d’altitude.

Optima version orbite basse

Sodah bénéficiera des travaux de spatialisation mécanique du projet Optima dans lequel Sodern était déjà impliquée. Lancé en 2016 et supervisé par Airbus Defence and Space, Optima est en cours d’achèvement. Il a permis de développer un switch optique pour les satellites géostationnaires (en orbite haute). « Les niveaux de vibration subis étant liés au lancement, ceux choisis pour Optima sont plus élevés et conviendront à Sodah qui vise des orbites plus basses », affirme Karen Ravel, cheffe de projet Sodah chez Sodern.

« La résistance aux radiations est le principal enjeu pour l'électronique, que ce soit en orbite géostationnaire ou en orbite basse », assure Mme Ravel. La différence majeure entre les deux est le niveau de qualification et de conformité aux normes spatiales des composants électroniques. « Le développement d’équipements pour le géostationnaire implique en général d’utiliser des composants électroniques éprouvés en vol, qui sont chers et volumineux, poursuit-elle. Pour l’orbite basse, nous allons prendre des composants de l'industrie automobile, que nous allons tester en radiations. » Objectif : tendre vers une électronique moins encombrante et moins chère.

La fonction switch

Au cœur d’Optima et Sodah, un switch optique à base de fibre optique dont l'extrémité est orientable avec un commutateur. « Il s’agit d’un équipement dont le niveau de maturité n’est pas suffisant dans la photonique spatiale, précise Mme Ravel. Nous avons repris la technologie terrestre de Huber + Suhner Polatis pour la rendre utilisable dans l’espace. » Principe du switch optique : affecter le signal d’une fibre optique en entrée à une autre en sortie. Toute la difficulté est d’assurer l’alignement parfait entre l’entrée et la sortie. Pour cela, une calibration poussée est effectuée au sol en amont. « Cette fonction switch n'existe pas sur les gros satellites de télécommunication géostationnaires actuels, parce qu’elle serait beaucoup trop compliquée à mettre en œuvre, trop chère et trop volumineuse avec des composants radiofréquence (RF) », affirme Karen Ravel.

Selon le consortium du projet Sodah, des liens optiques inter-satellites associés à des switchs optiques spatialisés offriraient une capacité totale d’échange de données de 10Tb/s pour une constellation de 300 satellites. Soit environ 30Gb/s par satellite et de quoi offrir aux utilisateurs finaux un accès internet à un débit maximum de 100Mb/s avec une latence de 0,03s. « Aujourd’hui les liens entre satellites effectués en radiofréquences ont plutôt des débits de l’ordre de 10 Mb/s », précise-t-on chez Sodern.

Résultats fin 2020

Presque intégralement financé par l’Union Européenne, le projet à plus de 3 millions d’euros implique quatre acteurs. MDA Angleterre est chargé de définir le type de mission auquel le concept de Sodah pourra répondre. DAS Photonic, société espagnole spécialisée dans les composants photoniques et leur spatialisation, prendra en charge les équipements qui convertissent un signal électronique en un signal optique, et vice versa, en entrée et en sortie de la charge utile. Hybride, celle-ci pourra recevoir des signaux optiques ou RF. Polatis travaillera avec Sodern à la définition du switch optique.

Mi-2019, un premier jalon vise à valider les spécifications et à confirmer le concept. En fin d'année, le design devrait être entériné et la définition du prototype détaillée. Tous les équipements devraient être fabriqués mi-2020 et la deuxième moitié de l’année devrait être consacrée à la mise en œuvre des tests du démonstrateur de la charge utile photonique pour une présentation des résultats fin 2020.

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