Cela fait presque cinq décennies que les astronautes ont posé le pied sur la Lune dans le cadre du programme Apollo, programme spatial de la NASA mené durant la période 1961 - 1972, qui a permis aux États-Unis d'envoyer pour la première fois des hommes sur la Lune. Il est lancé par le président John Kennedy le 25 mai 1961, essentiellement pour reconquérir le prestige américain mis à mal par les succès de l'astronautique soviétique, à une époque où la guerre froide entre les deux superpuissances battait son plein. Dans le cadre du programme Artemis, la NASA va envoyer la première femme et la première personne de couleur sur la Lune et établir une présence à long terme au-delà de l'orbite basse de la Terre. Mais une fois que les astronautes auront posé le pied sur cette planète, ils auront besoin d'une architecture de type Internet pour assurer la navigation et la communication dans l'espace. Ce réseau invisible s'appelle le LunaNet.Les astronautes pourront utiliser LunaNet par le biais de nombreux nœuds et communiquer avec l'équipage sur et autour de la Lune de la même manière que nous utilisons le Wi-Fi ici sur Terre. De plus, les missions utilisant le réseau auront accès aux signaux de position et d'heure, permettant aux astronautes de naviguer sur le terrain lunaire accidenté et de revenir à leur base.
LunaNet utilisera également des instruments spatiaux et météorologiques pour identifier les activités solaires potentiellement dangereuses, telles que les éruptions qui jaillissent du Soleil et envoient de violentes radiations vers les astronautes. Grâce à cette nouvelle connectivité, l'équipage pourra être directement alerté. Cela réduira le temps nécessaire à la gestion du réseau sur Terre pour le faire. Ces alertes seront comparables à celles que nous recevons sur nos téléphones en cas de conditions météorologiques dangereuses. Les capacités d'architecture comprendront également une capacité de recherche.
Toutefois, avant de commencer à envoyer des astronautes, la NASA doit y construire un réseau. Ce vaste réseau, conçu pour fournir une connectivité et des services aux missions sur la Lune, a commencé son parcours au Goddard Space Flight Center de la NASA, dans le Maryland. La proposition d'une architecture de type internet a été initialement suggérée en 2019 en réponse à une demande de solutions de communication et de navigation pour de petites constellations de satellites autour de la Lune. Des experts se sont réunis pour développer ce concept, et maintenant l'équipe de la NASA est déjà à pied d'œuvre pour transformer le LunaNet en une réalité.
Les services scientifiques LunaNet permettront aux nœuds d'utiliser leurs liaisons de communication radio et optique infrarouge pour effectuer des mesures qui aideront les chercheurs de la Terre à mieux comprendre la Lune. Par exemple, les nœuds pourraient permettre des observations de base de notre satellite pour une analyse approfondie de l'environnement sur la Lunaire. Ce n'est toutefois pas la première fois que l'internet arrive sur la Lune en 2014, des ingénieurs du MIT y ont amené l'internet à haut débit, relié à la Terre par laser.
Lors d'un test effectué en 2014, des chercheurs de la NASA et du MIT ont présenté un dispositif sophistiqué qui utilise des impulsions de lumière laser pour transmettre des données à travers les vastes distances qui séparent la Terre de notre satellite, situé à quelque 238 900 miles. L'Internet longue distance par laser de la NASA est en cours de développement depuis 2011 et, en 2014, il a été soumis à l'ultime test de téléchargement longue distance.
L'équipe est entrée dans l'histoire en 2013 lorsque son projet LLCD (Lunar Laser Communication Demonstration) a transmis des données sur les 384 633 kilomètres séparant la Lune de la Terre à un taux de téléchargement de 622 mégabits par seconde, plus rapide que n'importe quel système de radiofréquence (RF). Ils ont également transmis des données de la Terre vers la Lune à 19,44 mégabits par seconde, soit 4 800 fois plus vite que la meilleure liaison montante RF jamais utilisée.
Les chercheurs pourraient également utiliser les antennes de LunaNet pour scruter l'espace lointain et rechercher des signaux radio provenant d'objets célestes éloignés. Dans l'ensemble, les capacités de l'architecture offriront aux scientifiques une nouvelle plateforme pour tester les théories spatiales, leur permettant ainsi d'étendre leurs connaissances scientifiques.
Aperçu de l'interopérabilité Lunanet
Le terme « LunaNet » englobe tous les systèmes qui fournissent des services de communication et de navigation aux systèmes utilisateurs sur et autour de la Lune (segment lunaire utilisateur) et aux systèmes associés utilisateurs sur Terre (segment terrestre utilisateur). Comme le montre la figure ci-dessous, LunaNet comporte un segment lunaire et un segment terrestre. Le segment lunaire de LunaNet contient des éléments qui peuvent se trouver soit en orbite lunaire, soit sur la Lune. Bien que l'on puisse s'y référer en général comme à des « relais lunaires », il est possible que certains éléments du segment lunaire de LunaNet se trouvent en orbite lunaire.
Segments LunaNet
Il est possible que certains éléments du segment lunaire de LunaNet n'assurent pas de fonctions de relais mais, prennent en charge des fonctions de position, navigation et temps (PNT) ou d'autres fonctions de relais non liées aux données. Le segment lunaire utilisateur peut s'interfacer avec LunaNet par une interface avec le segment lunaire de LunaNet ou avec le segment terrestre de LunaNet. Le segment terrestre de LunaNet est composé de stations terrestres. Notons qu'il existe également des interfaces entre le segment lunaire de LunaNet et le segment terrestre de LunaNet. L'interface entre un élément du segment lunaire de LunaNet et un élément du segment terrestre LunaNet peut être soit intra-réseau, c'est-à-dire à l'intérieur d'un réseau fourni par un seul fournisseur, soit inter-réseau, c'est-à-dire entre fournisseurs coopérants. La normalisation de l'interface relais lunaire-Terre permettra l'inter-réseau ou le support croisé des relais lunaires par plusieurs fournisseurs de stations terrestres.
Comme l'internet terrestre, LunaNet sera constitué de plusieurs fournisseurs de services LunaNet (LNSP) combinés ensemble pour fournir des services aux utilisateurs. Pour permettre aux utilisateurs de recevoir ces services de n'importe quel fournisseur de manière à ce qu'il apparaisse comme un seul fournisseur à l'utilisateur individuel, deux catégories d'interfaces interopérables sont nécessaires.
Services standard LunaNet et interfaces entre les LNSP et les utilisateurs
- la première catégorie est l'interface LNSP-utilisateur qui comprend les interfaces de service entre un utilisateur et un fournisseur. Celles-ci comprennent à la fois les interfaces physiques et les protocoles et messages qui fournissent des services sur ces interfaces. Un utilisateur doit être en mesure de recevoir opérationnellement le même service de différents fournisseurs de la même manière, de sorte que l'utilisateur puisse utiliser n'importe quelle connexion comme point d'accès LunaNet ;
- la deuxième catégorie est l'interface LNSP - LNSP. Il s'agit à la fois des interfaces physiques et des protocoles et les messages qui permettent à différents LNSP de travailler ensemble pour fournir l'infrastructure LunaNet plus large en augmentant les capacités individuelles des LNSP avec des partenaires LNSP.
Les services de recherche et de sauvetage lunaires (LunaSAR) permettent aux utilisateurs de communiquer des informations de localisation et de détresse par l'intermédiaire de normes de messagerie internationalement reconnues, calquées sur les contenus de messagerie de pointe actuellement utilisés dans les activités de recherche et de sauvetage (SAR) terrestres. Les services LunaSAR nécessitent une combinaison de réception, hiérarchisation et rediffusion/transmission des messages de détresse sur l'ETTD LunaNet et les liaisons de proximité. Le contenu des messages LunaSAR est défini à partir des contributions de la communauté des utilisateurs d'activités extravéhiculaires (EVA) et des meilleures pratiques en matière de recherche et de sauvetage.
Les messages LunaSAR s'appuient sur des définitions de champs tournants pour réduire la taille des messages, ce qui permet des transmissions robustes de messages à faible débit de données à partir de zones défavorisées. Les services LunaSAR comprennent le signalement de la localisation des informations de détresse et la transmission de messages bidirectionnels à faible débit de données entre les utilisateurs de balises LunaSAR et les destinataires des messages, tels que les stations terrestres. L'ordre de priorité est conforme aux principes de la radiodiffusion terrestre. Les messages LunaSAR sont théoriquement formatés en format CBOR (Concise Binary Object Representation) afin de permettre des vitesses de traitement et de transfert accrues entre les utilisateurs de LunaSAR et les utilisateurs de LunaNet.
En envoyant des équipes sur la Lune, la NASA jette les bases qui permettront aux astronautes d'explorer l'espace lointain. Selon certains analystes, la Lune servira de banc d'essai pour des technologies telles que LunaNet, qui aideront l'humanité à se rendre sur Mars et au-delà. « Ce projet implique une approche radicalement innovante du développement de l'infrastructure de réseau mobile », a déclaré Hannes Ametsreiter, directeur général de Vodafone Allemagne, dans un communiqué.
Liaisons à accès multiple
Une liaison allée à accès multiple sera mise en œuvre en utilisant la conception de Signal Allé Amplifié ou Augmented Forward Signal (AFS). Le signal représenté par PFS5 dans les interfaces de proximité LNSP fournira simultanément des fonctions de communication et de navigation à plusieurs utilisateurs dans les zones d'accès libre. Une seule fréquence sera utilisée pour le signal AFS et les systèmes seront optimisés pour maximiser la couverture et la disponibilité pour les utilisateurs. Cette optimisation entraînera probablement un débit de données disponible plus faible, de sorte que les données AFS seront limitées aux messages d'application LunaNet. L'AFS sert de point d'entrée au réseau LunaNet.
Les utilisateurs entrant dans le volume de service acquièrent obtiennent un état grossier des services disponibles. Ce service permet à LunaNet de fournir aux utilisateurs des informations de contact, l'horaire, la disponibilité et la position des différents éléments de LunaNet, et un accusé de réception des demandes des utilisateurs ou de la réception des messages. Étant donné la nature omniprésente du service, il sert également de canal de diffusion pour les notifications pertinentes. Les largeurs de bande et les niveaux de puissance des signaux autorisés seront déterminés par le processus de gestion du spectre. Voici, ci-dessous, le tableau présentant les interfaces de service de la couche de liaison surface-lunaire LNSP-utilisate.
S’il est vrai que l'exploration spatiale a conduit au développement de diverses technologies qui alimentent l'économie et améliorent notre vie sur Terre, il n’en est pas moins vrai que les déchets spatiaux accumulés pendant près de 60 ans d'exploration spatiale suscitent un danger croissant pour les satellites et les missions habitées. Après 60 années d'exploration spatiale, plus de 20 mille débris d'une taille supérieure à une balle sont en orbite autour de la Terre, et chacun de ces objets a le potentiel pour endommager ou détruire les satellites dont nous dépendons. Quelque part dans l'espace se trouve de nouvelles ressources, voire même une planète habitable. Ce sont près de 1600 technologies qui seraient passées du monde de l’aérospatial à d’autres domaines dont nous profitons ici, sur Terre. Selon Carl Sagan et de Wernher von Braun , l’avenir spatial de l’humanité n’a rien d’inévitable ni de naturel.
Source : NASA
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