KERAUNOS : une première mondiale pour les communications optiques espace-sol
Une première mondiale pour les communications optiques par satellite
À l’été 2024, le projet KERAUNOS a franchi une étape majeure dans le domaine des communications optiques espace-sol.
Pour la première fois, un lien de communication optique haut débit stable a été établi entre un nanosatellite en orbite basse (LEO) et une station sol optique (OGS) commerciale. Lors de l’expérimentation, la station sol optique a suivi le satellite, acquis le signal optique et maintenu une liaison laser pendant plusieurs minutes.
Cette réussite a démontré que les communications optiques satellite-sol peuvent dépasser le cadre des essais en laboratoire et fonctionner en conditions réelles. Elle a surtout permis de valider non seulement les performances du terminal optique embarqué à bord du satellite, mais aussi les capacités opérationnelles de la station sol optique elle-même.
Pour Cailabs, cette étape représente bien plus qu’une démonstration réussie. Elle marque une avancée clé dans la transition des stations sol optiques, qui passent de systèmes expérimentaux à des infrastructures opérationnelles capables de soutenir les futurs réseaux spatiaux.
Les origines du projet KERAUNOS
La croissance rapide de l’observation de la Terre et des services de données spatiales crée une demande sans précédent en capacités de transmission haut débit. Si les terminaux de communication optique embarqués à bord des satellites ont atteint un niveau de maturité industrielle, le segment sol reste l’un des principaux défis à relever pour permettre un déploiement à grande échelle. Concevoir une station sol optique capable de maintenir des communications fiables à travers l’atmosphère est nettement plus complexe que d’intégrer un terminal optique à bord d’un satellite.
Pour répondre à ce défi, l’Agence de l’innovation de défense (AID) a sélectionné Cailabs et Unseenlabs pour collaborer dans le cadre du projet KERAUNOS.
L’objectif était clair : démontrer une chaîne complète de communication optique de bout en bout entre un nanosatellite en orbite basse et une station sol optique représentative de futurs déploiements opérationnels.
Construire un système de communication optique de bout en bout
Établir un lien optique fiable entre l’espace et le sol exige bien plus que l’intégration d’un terminal laser à bord d’un satellite. Une station sol doit suivre en continu un satellite se déplaçant à plus de 7 km/s, acquérir avec précision le signal optique, maintenir la liaison tout au long du passage satellite et compenser les perturbations atmosphériques susceptibles de dégrader fortement la qualité du signal.
Le projet KERAUNOS s’est appuyé sur les expertises complémentaires de deux entreprises françaises du New Space :
- Unseenlabs, responsable du segment spatial, avec l’intégration et l’exploitation de la charge utile optique à bord de sa plateforme nanosatellite ;
- Cailabs, responsable du segment sol, incluant les capacités de pointage, de suivi, d’acquisition et de réception optique.
Pour Cailabs, KERAUNOS était bien plus qu’une démonstration de communication. Le projet a permis de valider les briques opérationnelles nécessaires à l’établissement de communications optiques espace-sol robustes en conditions réelles de déploiement.
La campagne a validé les étapes opérationnelles successives nécessaires lors d’une passe satellite :
1. Acquisition du satellite
À partir des éphémérides du satellite, le dôme s’ouvre automatiquement et le télescope pointe vers l’horizon.
2. Suivi du satellite
La station sol optique détecte les flashs émis par le terminal de communication optique et initie le suivi. En parallèle, des signaux laser balises montants sont pointés vers le satellite afin de permettre au terminal optique embarqué de se verrouiller sur la station optique au sol.
3. Suivi fin et liaison de communication
Le terminal optique embarqué se verrouille sur les lasers balises montants et la station sol optique bascule en mode de suivi fin. Le modem détecte avec succès le signal à partir de 14° d’élévation.
De KERAUNOS aux stations sol optiques opérationnelles
Dans le cadre du projet, Cailabs a conçu, fabriqué et exploite sa propre station sol optique depuis son siège à Rennes. Développée dès l’origine pour un déploiement opérationnel, cette station associe un télescope de 800 mm à une architecture optimisée pour les hauts débits, les passages satellite à faible élévation et les conditions atmosphériques exigeantes.
Au-delà de l’établissement réussi d’un lien optique espace-sol, KERAUNOS a permis à Cailabs de valider les briques opérationnelles clés d’une station sol optique en conditions réelles de déploiement. Le projet a démontré la chaîne opérationnelle complète, depuis l’acquisition et le suivi du satellite jusqu’à l’établissement de la liaison optique et la communication à travers l’atmosphère. Les technologies, l’expertise et le savoir-faire opérationnel développés tout au long du projet ont directement contribué à TILBA®-OGS, les stations sol optiques clé en main de Cailabs.
Plus qu’une première mondiale, KERAUNOS a montré que les stations sol optiques peuvent passer du statut de projets de recherche à celui d’infrastructures sol opérationnelles et fiables, capables de soutenir la prochaine génération de réseaux de communications optiques spatiales.