Dernière mise à jour le 28 janvier 2025
Introduction
La Station Spatiale Internationale (ISS), symbole de la coopération internationale et de l’exploration spatiale, orbite autour de la Terre à une vitesse vertigineuse.
Son altitude varie entre 413 km au périgée et 422 km à l’apogée.
Pour maintenir un lien vital avec notre planète, l’ISS utilise divers systèmes de communication, dont la radiocommunication.
Celle-ci joue un rôle crucial dans le succès des missions spatiales, permettant aux astronautes de communiquer avec les équipes au sol, de transmettre des données scientifiques et même d’échanger avec des radioamateurs passionnés via le programme ARISS (Amateur Radio on the International Space Station).
Cet article explore en détail les différents aspects de la radiocommunication avec l’ISS, des fréquences utilisées aux défis rencontrés, en passant par l’histoire, les utilisations et les perspectives d’avenir de cette technologie fascinante.
Fréquences radio utilisées pour communiquer avec l’ISS
La communication avec l’ISS s’effectue sur des fréquences radio spécifiques, principalement dans les bandes VHF et UHF.
Ces fréquences sont réglementées par l’Union Internationale des Télécommunications (UIT) et sont publiques, ce qui permet aux radioamateurs de participer à l’aventure spatiale en communiquant avec l’ISS.
Voici les principales fréquences utilisées pour les contacts radioamateurs avec l’ISS :
Frequency (MHz) | ITU Region | Usage |
---|---|---|
145.80 | Mondiale | Liaison descendante voix et SSTV |
144.49 | Régions 2 et 3 (Amériques, Pacifique et Asie du Sud) | Liaison montante voix |
145.20 | Région 1 (Europe, Russie et Afrique) | Liaison montante voix |
145.825 | Mondiale | Liaison montante et descendante paquet VHF |
437.550 | Mondiale | Liaison montante et descendante paquet UHF |
145.99 | Mondiale | Liaison montante répéteur VHF/UHF (PL 67 Hz) |
437.80 | Mondiale | Liaison descendante répéteur VHF/UHF |
Il est important de noter que ces fréquences peuvent varier, et il est conseillé aux radioamateurs de consulter les bulletins techniques des agences spatiales comme la NASA ou l’ESA pour connaître les fréquences exactes à utiliser.
Lorsque les astronautes lancent un appel général (CQ), ils utilisent également la fréquence 145.800 MHz en FM, mais opèrent en “split”, en écoutant les réponses 600 kHz plus bas, sur 145.200 MHz.
Équipements nécessaires pour communiquer avec l’ISS
Pour établir une communication radio avec l’ISS, un équipement spécifique est nécessaire.
Les éléments clés d’une station terrestre type comprennent :
- Émetteur-récepteur VHF/UHF: Capable de transmettre et de recevoir sur les bandes 2 mètres et 70 cm. Il doit également être capable de recevoir la FM bande étroite (NBFM) et avoir une sensibilité d’au moins 0,5 microvolts à 145,80 MHz. Des exemples d’émetteurs-récepteurs recommandés incluent le Yaesu FTM-400XDR, l’Icom IC-2730A et le Kenwood TH-D74A. L’ISS utilise des radios Kenwood D710E et Kenwood D710GA. Le Kenwood TM-D710E est situé dans le module de service Zvezda, tandis que le Kenwood TM-D710GA se trouve dans le module Columbus. Ces radios prennent en charge un fonctionnement sur 2 mètres (144-146 MHz) et 70 cm (435-438 MHz), avec une puissance de sortie plus élevée pour les opérations FM, SSTV et paquet.
- Antenne: Une antenne directionnelle, comme une antenne Yagi à polarisation circulaire, est préférable pour un meilleur signal. Cependant, des contacts réussis ont été établis avec des antennes verticales et des antennes ground plane.
- Puissance de sortie: Une puissance de sortie de 25 à 100 watts est généralement recommandée.
- Ordinateur: Pour le suivi de l’ISS, la planification des contacts et l’utilisation de modes de communication numériques.
- Logiciel SDR: Les étudiants utilisent des logiciels SDR (Software Defined Radio) pour envoyer des messages vers et depuis l’ISS.
En plus de cet équipement, une licence de radioamateur est requise pour transmettre des signaux radio.
Histoire de la radiocommunication avec l’ISS
L’histoire de la radiocommunication avec l’ISS est intimement liée au programme ARISS (Amateur Radio on the International Space Station).
Ce programme, fondé en 1996 par des organisations nationales de radio de huit pays et par l’AMSAT (Radio Amateur Satellite Corporation), vise à promouvoir l’exploration scientifique et technologique en permettant aux étudiants et aux radioamateurs de communiquer avec les astronautes à bord de l’ISS.
L’implication des radioamateurs dans ARISS a considérablement contribué à l’accessibilité et à la valeur éducative de la communication spatiale.
Avant ARISS, la Russie avait un programme similaire pour les cosmonautes à bord de la station spatiale Mir.
Lorsque des astronautes américains étaient à bord de Mir, ils utilisaient la radioamateur pour la communication personnelle et même pour les messages d’urgence lorsque Mir était en détresse.
Les premiers contacts radioamateurs avec l’ISS ont eu lieu en novembre 2000, lors de l’expédition 1.
Le commandant William Shepherd, KD5GS, a réalisé les premiers contacts, marquant une étape importante dans l’histoire de la communication spatiale.
Le premier contact ARISS a eu lieu le 21 décembre 2000, lorsque Shepherd, utilisant l’indicatif NA1SS, a parlé à 14 élèves et à leur professeur de sciences et mathématiques.
Depuis lors, le programme ARISS a permis à des milliers d’étudiants et de radioamateurs du monde entier de vivre l’expérience unique de communiquer avec l’ISS, contribuant ainsi à inspirer les générations futures et à promouvoir l’intérêt pour les sciences et les technologies.
Par exemple, en 1983, l’astronaute Owen Garriott, W5LFL, a été le premier à communiquer avec des radioamateurs depuis l’espace lors de la mission STS-9 de la navette spatiale, transformant à jamais les communications des astronautes.
Plus récemment, en 2018, Courtney Black a coordonné le premier contact de son district scolaire, où 21 élèves ont parlé en direct avec l’astronaute de la NASA Serena Auñón-Chancellor depuis la station spatiale.
Défis de la radiocommunication avec l’ISS
La radiocommunication avec l’ISS présente des défis uniques en raison de la nature de l’environnement spatial et de la vitesse de la station.
En effet, établir et maintenir une communication stable avec un objet se déplaçant à environ 27 600 km/h n’est pas une mince affaire.
Parmi les principaux défis, on peut citer :
- Vitesse élevée de l’ISS: L’effet Doppler important qui en résulte peut affecter la fréquence du signal radio. Un contrôle précis est nécessaire pour compenser ce décalage Doppler.
- Fenêtre de communication limitée: La visibilité de l’ISS depuis un point donné sur Terre est limitée à quelques minutes lors de chaque passage.
- Interférences: Les signaux radio peuvent être affectés par des interférences provenant d’autres sources, terrestres ou spatiales.
- Atmosphère terrestre: L’atmosphère terrestre peut atténuer et déformer les signaux radio, en particulier à certaines fréquences.
Malgré ces défis, les ingénieurs et les radioamateurs ont développé des techniques et des équipements pour surmonter ces obstacles et établir des communications fiables avec l’ISS.
Utilisations de la radiocommunication avec l’ISS
- Communications avec les équipes au sol: Transmission de données télémétriques, de la voix et de la vidéo pour le contrôle de la station et le soutien aux astronautes.
- Expériences scientifiques: Transmission de données scientifiques collectées à bord de l’ISS vers la Terre.
- Éducation: Le programme ARISS permet aux étudiants de communiquer avec les astronautes, de poser des questions et d’en apprendre davantage sur l’espace et les sciences.
- Communication personnelle: Les astronautes peuvent utiliser la radioamateur pour communiquer avec leur famille et leurs amis sur Terre.
Envoi de données numériques vers l’ISS
En plus des communications vocales, il est également possible d’envoyer des données numériques vers l’ISS via des ordinateurs portables, de manière similaire à un courrier électronique, en utilisant des fréquences radio au lieu de connexions téléphoniques ou par câble.
Satellites relais dans la communication avec l’ISS
Pour assurer une communication continue avec l’ISS, malgré sa vitesse et sa trajectoire, des satellites relais sont utilisés.
Ces satellites, tels que les TDRS (Tracking and Data Relay Satellite), sont positionnés en orbite géostationnaire, ce qui leur permet de rester fixes par rapport à un point sur Terre.
Les ondes radio sont envoyées depuis le sol vers un satellite relais, qui retransmet ensuite le signal vers l’ISS.
Ce système permet de maintenir une communication quasi-permanente avec la station spatiale.
Protocoles de communication utilisés pour communiquer avec l’ISS
L’ISS utilise différents protocoles de communication pour répondre aux besoins variés des missions spatiales.
Le choix du protocole dépend de facteurs tels que le type de données à transmettre, la vitesse de transmission requise et la disponibilité des équipements.
Les principaux protocoles sont :
- Micro-ondes: Utilisées pour la transmission de données à haut débit, y compris la diffusion vidéo en direct. Le système en bande Ku offre une meilleure bande passante que les systèmes radio VHF ou UHF traditionnels.
- Bande S: Utilisée pour les communications vocales entre les astronautes et les équipes de contrôle au sol. Ce système utilise un signal radio à basse fréquence qui peut mieux pénétrer certains matériaux que les signaux à plus haute fréquence.
- Radios VHF/UHF: Restent un élément essentiel de la technologie de communication des stations spatiales modernes, fournissant des communications vocales fiables entre les astronautes et les équipes au sol.
- Protocole Internet (VoIP): Utilisé pour les communications vocales via Internet, offrant une plus grande flexibilité et un coût moindre pour l’expansion et la reconfiguration du système.
Limitations de la communication radio et l’essor de la communication optique
Bien que la communication radio ait été la pierre angulaire de la communication spatiale depuis ses débuts, elle présente certaines limitations, notamment en termes de débit de données et de consommation d’énergie.
Pour surmonter ces limitations, la communication optique, utilisant des lasers, est en cours de développement.
Les lasers permettent un débit beaucoup plus élevé que la technologie radio, tout en consommant moins d’énergie.
La NASA prévoit de déployer un nouveau réseau depuis 2020 en installant des modems photoniques sur les satellites existants et l’ISS.
Perspectives futures de la radiocommunication avec l’ISS
L’avenir de la radiocommunication avec l’ISS s’annonce prometteur, avec des avancées technologiques qui permettront d’améliorer les performances et les capacités de communication.
L’évolution de la communication avec l’ISS semble s’orienter vers une infrastructure commerciale et des technologies optiques.
Parmi les perspectives futures, on peut citer :
- Communications optiques: L’utilisation de lasers infrarouges pour des débits de données plus élevés que les systèmes radio comparables. L’Optical Payload for Lasercomm Science a prouvé la faisabilité des communications optiques espace-sol.
- Infrastructure commerciale: L’utilisation de services de communication fournis par l’industrie pour augmenter la bande passante et réduire les coûts. Le programme SCaN de la NASA vise à démontrer les services de communication fournis par l’industrie pour fournir à l’ISS une bande passante supplémentaire.
- Nouvelles applications: Développement de nouvelles applications pour la radiocommunication avec l’ISS, comme la télémédecine et la téléprésence.
Conclusion
La radiocommunication avec l’ISS est un élément essentiel des missions spatiales, permettant de maintenir un lien vital entre la station et la Terre.
Des fréquences radio spécifiques et des protocoles de communication sophistiqués sont utilisés pour assurer des communications fiables malgré les défis de l’environnement spatial, tels que la vitesse élevée de l’ISS, les fenêtres de communication limitées, les interférences et l’atmosphère terrestre.
L’histoire de la radiocommunication avec l’ISS est marquée par le succès du programme ARISS, qui, grâce à l’implication des radioamateurs, a permis de connecter des milliers de personnes à l’espace, inspirant les générations futures et favorisant l’intérêt pour les sciences et les technologies.
L’avenir s’annonce prometteur, avec des avancées technologiques, notamment dans le domaine des communications optiques et de l’infrastructure commerciale, qui ouvriront de nouvelles possibilités pour la communication spatiale et l’exploration de l’univers.
Ces développements pourraient non seulement améliorer les communications avec l’ISS, mais aussi avoir des implications importantes pour d’autres missions spatiales, permettant de transmettre des données plus rapidement et plus efficacement, et ouvrant la voie à de nouvelles applications telles que la télémédecine et la téléprésence dans l’espace.
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Rédacteur: 14HS51 Joel T. – Création DXRN®- DX Radio Via Net®