La NASA retourne sur la Lune, mais cette fois-ci avec l'intention d'y rester : elle a accordé 14,1 millions de dollars à Nokia pour construire le tout premier réseau mobile 4G lunaire. Mais cela aura-t-il un impact sur l'exploration spatiale ou l'astronomie ?
Le 19 octobre dernier, Nokia a annoncé avoir été sélectionné par la NASA pour installer un réseau 4G sur la Lune, qui permettra aux astronautes de communiquer par la voix et la vidéo, d'échanger des données télémétriques et biométriques et de contrôler à distance les rovers lunaires.
Il s'agit d'un événement historique : ce serait le tout premier réseau mobile hors de notre planète. Selon la NASA, cela représente une avancée majeure pour des missions lunaires plus longues et plus durables, et pourrait à terme être appliqué à des environnements comme Mars.
Mais cette avancée majeure dans les télécommunications pourrait-elle avoir des répercussions sur d'autres conditions spatiales et sur la pratique de sciences comme l'astronomie ? C'est une question que nous n'avons pas encore explorée.
Le programme Artemis et la victoire de Nokia
Dans le cadre de son programme Artemis, la NASA prévoit d'envoyer des astronautes et une présence humaine « durable » sur la Lune d'ici 2028. Elle espère ensuite établir une base d'ici la fin des années 2020 où les astronautes pourraient vivre pendant des mois et tester des technologies qui pourraient être utilisées pour une future mission habitée vers Mars.
Nokia a opté pour la 4G/LTE pour le réseau Moon plutôt que pour la 5G, technologie plus récente, en raison de sa fiabilité éprouvée. L'entreprise prévoit toutefois une transition vers la 5G à terme.
Nokia a déclaré que son réseau assurera les communications essentielles aux missions des astronautes sur la Lune. Il s'agira notamment du contrôle à distance des véhicules lunaires et autres équipements, de la navigation en temps réel et de la diffusion vidéo en haute définition.
« Ce système pourrait permettre des communications à la surface lunaire sur de plus grandes distances, à des vitesses accrues et offrir une fiabilité supérieure aux normes actuelles. » La NASA a fait cette déclaration au sujet du réseau cellulaire proposé.
Selon Nokia, ce réseau sera opérationnel en 2022 grâce à des équipements livrés par un atterrisseur lunaire et conçus pour être installés à distance. « Cette solution a été spécialement conçue pour résister aux conditions extrêmes du lancement et de l'alunissage, et pour fonctionner dans les conditions extrêmes de l'espace. » Nokia a déclaré.
La branche américaine de recherche industrielle de l'entreprise, Bell Labs, propose son équipement à la NASA pour l'aider à développer le réseau lunaire, dont le lancement est prévu fin 2022. Elle s'associera également à Intuitive Machines, une société privée de conception de vaisseaux spatiaux basée au Texas, pour acheminer l'équipement sur la Lune à bord de son atterrisseur lunaire.
Quel impact ce réseau pourrait-il avoir sur la radioastronomie ?
Les astronomes soupçonnent que les signaux de ce réseau puissent perturber l'étude des signaux radio ailleurs dans le cosmos. Ces perturbations ne feront probablement qu'aggraver les problèmes déjà rencontrés en raison des satellites Starlink de SpaceX en orbite terrestre basse.
Emma Alexander, doctorante en astrophysique à l'Université de Manchester, a écrit dans The Conversation que « les interférences radioélectriques (RFI) sont le fléau à long terme des radioastronomes ».
D'après son article, les radiotélescopes sont de plus en plus souvent construits dans des zones reculées afin de limiter les interférences radioélectriques. Le futur radiotélescope Square Kilometre Array (SKA) est en construction dans des régions isolées d'Afrique du Sud et d'Australie pour éliminer de nombreuses sources courantes d'interférences radioélectriques, comme les téléphones portables et les fours à micro-ondes. Cependant, les radiotélescopes terrestres ne peuvent pas totalement se prémunir contre les sources d'interférences radioélectriques d'origine spatiale, telles que les satellites ou un futur réseau de télécommunications lunaire.
« L'énergie totale actuelle équivaut probablement à quelques flocons de neige, mais il n'en reste pas moins vrai que les signaux radio astronomiques sont généralement d'un ordre de grandeur inférieur aux signaux artificiels. Si Jodrell Bank pouvait capter les interférences d'un signal téléphonique sur Mars, comment réagirait-il face à un réseau 4G complet sur la Lune ? » , a déclaré Alexander.
Alexander a fait remarquer que la surveillance à basses fréquences radio pourrait permettre de répondre à des questions fondamentales sur l'univers, comme celle de connaître son état dans les premiers instants suivant le Big Bang.
La solution proposée pour la radioastronomie
Emma Alexander a proposé une solution qui pourrait avoir été influencée par Elon Musk, le patron de SpaceX. Plus tôt cette année, Musk avait suggéré la construction d'observatoires orbitaux pour pallier les critiques formulées à l'encontre de ses satellites Starlink.
Mme Alexander estime que de tels observatoires radio pourraient contribuer à éviter ce problème de plus en plus controversé si un télescope pouvait être positionné sur la face cachée de la Lune, où toutes les communications terrestres seraient instantanément coupées.
« Le rêve de nombreux radioastronomes est de disposer d’un radiotélescope sur la face cachée de la Lune. Outre le fait d’être protégé des signaux terrestres, il pourrait également observer aux fréquences radio les plus basses, qui sur Terre sont particulièrement affectées par une partie de l’atmosphère appelée l’ionosphère. » a-t-elle ajouté.
Rayonnement spatial et champs électromagnétiques
Le rayonnement spatial est totalement différent des rayonnements que nous subissons sur Terre. Il provient d'atomes dont les électrons ont été arrachés lors de leur accélération dans l'espace interstellaire à des vitesses proches de celle de la lumière ; finalement, il ne reste que le noyau de l'atome.
Le rayonnement spatial se compose de trois types de rayonnements : les particules piégées dans le champ magnétique terrestre ; les particules éjectées dans l’espace lors des éruptions solaires (événements de particules solaires) ; et les rayons cosmiques galactiques, qui sont des protons et des ions lourds de haute énergie provenant de l’extérieur de notre système solaire. Tous ces types de rayonnements spatiaux sont des rayonnements ionisants. Qu’en est-il des autres types de rayonnements émis par les technologies humaines ? Nous avons posé la question à notre cofondateur, Joaquin Machado, qui nous a répondu :
« Nous devons réfléchir à la manière d'appliquer nos systèmes de télécommunications dans l'espace afin d'éviter de futures interférences et des effets néfastes sur la santé de nos futurs astronautes. Les champs électromagnétiques d'origine artificielle ou humaine sont des rayonnements non ionisants, mais polarisés artificiellement, et ils se propagent déjà dans l'espace avec le lancement d'un nombre croissant de satellites ; leur présence continuera de croître avec des projets comme celui-ci (Artemis). »
Même si les champs électromagnétiques artificiels sont plus faibles que les rayonnements ionisants comme les rayons cosmiques, leurs effets dans l'espace restent à découvrir, notamment pour les futures missions d'exploration spatiale. Imaginons l'exposition que subiront les futurs astronautes utilisant des systèmes de télécommunications à très haute fréquence (ondes micro-ondes), à l'exception de la 4G et de la 5G. En 2030, nous aurons affaire à la 6G, avec des fréquences supérieures à 100 GHz ; il est donc essentiel d'en tenir compte.
Pour commencer, quelques questions essentielles se poseront une fois le réseau opérationnel et les expéditions lunaires lancées : ces fréquences pourraient-elles modifier les conditions connues sur la Lune ? La gravité pourrait-elle avoir un impact ? Comment cela affecterait-il les astronautes exposés à des conditions infiniment différentes de celles de la Terre ?
Nous ne savons pas encore tout cela, mais nous sommes impatients d'en savoir plus !
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