La station de télémétrie laser de l’ESA à Ténériffe pointe son laser vert vers le ciel. Crédit : ESA
La station de télémétrie laser Izaña-1 de l’ESA à Ténériffe, en Espagne, a récemment subi des mois de tests et de mise en service et a passé ses derniers tests avec brio. Après avoir été acceptée par la station, elle a été remise à l’ESA par DiGOS, la société allemande chargée de sa construction. La station est un banc d’essai technologique et une première étape essentielle pour rendre la réduction des débris largement accessible à tous les acteurs de l’espace qui ont leur mot à dire sur l’avenir de notre environnement spatial.
Imaginez des lasers pointant de la Terre vers le ciel, à la recherche de satellites et de fragments d’engins spatiaux. déchets spatiauxet mesurant leurs positions et leurs trajectoires pour éviter des collisions catastrophiques. Il n’est pas nécessaire de faire trop d’efforts : c’est presque la réalité quotidienne de la nouvelle station de télémétrie laser Izaña 1 (IZN-1) de l’ESA à Ténériffe, en Espagne.
La station de télémétrie laser IZN-1 à Ténériffe est la première de son genre. Crédit : ESA
IZN-1, développée et maintenant exploitée par l’ESA, est un banc d’essai pour les technologies futures et a été installée à la mi-2021 à l’aéroport de Ténériffe. Observatoire du Teide.
La station, le télescope et le laser ont subi des mois de tests et de mise en service et depuis juillet de l’année dernière, ils dirigent le faisceau vert de lumière concentrée vers le ciel pour détecter, suivre et observer activement les satellites actifs.
Actuellement, le laser fonctionne à 150mW mais il sera bientôt mis à niveau afin de pouvoir également suivre les débris avec un laser infrarouge beaucoup plus puissant d’une puissance moyenne de 50 Watts.
“Actuellement, seuls les satellites équipés de rétroréflecteurs peuvent être suivis depuis la station Izaña de l’ESA, ce qui ne représente qu’une partie de la population totale”, explique Clemens Heese, responsable des technologies optiques.
“La station sera mise à niveau au cours des deux prochaines années, ce qui lui permettra d’assurer les mêmes services de télémétrie vitaux avec des cibles non coopératives – vitalement, des débris et des satellites plus anciens sans taches rétroréfléchissantes.”
Le premier d’une longue série en Europe
Alors que des dizaines de stations de poursuite laser sont disséminées en Europe, la double fonctionnalité de la station Izaña en fait une première. Construite par une société allemande DiGOSla station Izaña, télécommandée, peut également être utilisée pour les activités suivantes communications optiques et est destinée à devenir un système robotique de pointe, entièrement autonome. On espère qu’elle sera la première d’une longue série à travers le monde.
Éviter les collisions : quel est le coût ? Crédit : ESA / UNOOSA
Cette technologie, relativement nouvelle dans l’histoire des observations terrestres des débris spatiaux, permettra à la station de suivre des objets défunts jusqu’alors invisibles qui se cachent au-dessus du ciel bleu de la journée.
En tant que nouveau venu de l’ESA dans la Sécurité spatiale famille, Izana-1 fournit un soutien pour l’évitement vital des collisions et constitue un banc d’essai pour les nouvelles technologies durables comme le transfert de momentum par laser ou la coordination du trafic spatial.
Une telle capacité de suivi des satellites et des débris en Europe pourrait contribuer à la construction et à l’accès à un catalogue européen d’objets spatiaux.
La station de télémétrie laser de l’ESA à Ténériffe fait la lumière sur le problème des débris. Crédit : ESA
Des lasers dans l’espace. Est-ce que c’est… sûr ?
Mais attendez, il y a des oiseaux, des avions, des astronautes au-dessus de nous ! Viser des lasers dans le ciel ne comporte-t-il pas un risque inacceptable ? Heureusement, les lasers utilisés pour le suivi des satellites et des débris décevraient tout méchant Bond qui se respecte.
Au final, la station IZN-1 utilisera une puissance inférieure à 100 watts, ce qui donne au laser Izaña une puissance d’environ 1/20th de l’énergie d’une bouilloire électrique.
Ces sources lumineuses ponctuelles envoient de courtes impulsions de lumière sur leur cible, déterminant la distance, la vitesse et l’orbite de chacune d’entre elles avec une précision millimétrique, calculée à partir du temps qu’il faut pour effectuer le voyage de retour.
Bien que ces lasers ne soient pas près de couper, ou même d’effleurer (encore) les objets qu’ils ciblent, ils peuvent endommager les instruments optiques sensibles des satellites et les trajectoires des avions doivent être prises en compte.
“Si les lasers frappent les avions, ils peuvent être très dangereux, car les pilotes peuvent être distraits et, dans le pire des cas, perdre le contrôle”, explique Andrea di Mira,Ingénieur en optoélectronique de l’ESA.
“Nous faisons très, très attention à ce que cela ne se produise pas, avec un ensemble de capteurs qui scrutent le ciel à la recherche d’avions pour s’assurer que nos lasers ne s’approchent pas d’eux de très près.”
IZN-1 : le laser de l’ESA se concentre sur le ciel. Crédit : ESA
Ces lasers ont également le potentiel de perturber les télescopes qui étudient le ciel nocturne. Pour éviter cela, le système de contrôle du trafic laser (LTCS) a été mis en place par l’ESA. Instituto de Astrofísica de Canarias. (IAC). Tout comme l’IZN-1 permet d’éviter les collisions entre les objets en orbite, le logiciel LTCS empêche les “collisions” entre la lumière laser et les zones d’observation. En outre, le passage à une fréquence laser infrarouge peut minimiser les conflits avec les astronomes.
Une étape essentielle vers le contrôle du trafic spatial
Alors que l’ère du Nouvel Espace est désormais pleinement engagée, de grandes constellations sont lancées dans le ciel, composées de milliers, parfois de dizaines de milliers de satellites.
Dans le cadre de son programme “Protect Accelerator”, l’ESA accorde la priorité à la protection des biens spatiaux contre le problème croissant des débris, ainsi que contre les effets des événements solaires extrêmes et de la météorologie spatiale. Crédit : ESA
Les méthodes actuelles et coûteuses d’évitement des collisions seront futiles à mesure que le nombre de débris augmentera. devra établir une méthode de contrôle du trafic spatial.
Pour cela, la détermination précise et rapide de la position, de la vitesse et de l’orbite des objets spatiaux sera vitale, et la station IZN-1 de l’ESA fournira un banc d’essai indispensable au développement de cette technologie, bien plus précise que les méthodes radar actuelles.
Le laser au service de l’avenir
Dans un avenir proche, la station IZN-1 de l’ESA sera une station de poursuite de satellites et de débris entièrement autonome et très productive. Elle sera également utilisée pour tester le concept de “télémétrie laser en réseau des débris spatiaux” afin de constituer un catalogue de satellites.
Opérateurs de la station de télémétrie laser IZN-1 de l’ESA. Crédit : ESA
En ce qui concerne la communication optique, elle sera également améliorée pour recevoir des signaux avec un débit de données très élevé de 10 gigabits et plus (conformément aux normes internationales) provenant de satellites en orbite terrestre basse à 400 km de distance.
Izaña fera ensuite partie d’un programme de recherche et de développement. Réseau européen de noyaux optiquesIzaña sera le premier service opérationnel de station terrestre de communication optique de ce type à être mis à la disposition de la communauté spatiale commerciale au sens large.
En plus de tout cela, la station offre la possibilité de tester et de développer les technologies qui sous-tendent le “transfert de momentum par laser”, dans lequel les lasers ne se contenteraient pas d’éclairer les débris mais les pousseraient très doucement vers de nouvelles orbites, hors de la trajectoire des collisions potentielles et des autoroutes orbitales les plus fréquentées.
L’arrivée d’IZN-1 dans la famille de la sécurité spatiale de l’ESA ouvre la voie à un avenir brillant de technologies durables, essentielles pour un avenir responsable en orbite et au-delà.
Protéger la vie moderne
Nous dépendons aujourd’hui de technologies interconnectées, dans l’espace et sur Terre, pour notre vie quotidienne. Mais cette infrastructure, et tout ce qui en dépend, est vulnérable.
Protection des biens spatiaux. Crédit : ESA
Les tempêtes solaires peuvent endommager les réseaux électriques, perturber les télécommunications et menacer les satellites et les services vitaux qu’ils fournissent. Dans le même temps, alors que nous lançons toujours plus de satellites en orbite, nous créons également des quantités croissantes de débris, ce qui augmente considérablement le risque de collision pour les missions actuelles et futures : notre succès dans l’espace pourrait être notre perte.
Dans le cadre de la Vision de l’avenir de l’ESA, le nouveau Accélérateur de protection assurera la résilience des technologies dont dépend la modernité. En détectant et en avertissant à l’avance de l’arrivée de tempêtes solaires, nous pouvons protéger nos infrastructures dans l’espace et au sol. En encourageant l’utilisation durable des orbites autour de la Terre – une ressource finie et limitée – nous pouvons garantir que les avantages de l’espace resteront accessibles aux générations futures.
