dimanche 22 octobre 2017

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Lola, une liaison laser en première mondiale

DGA, Ministère de la Défense

mardi 19 juin 2007, sélectionné par Spyworld

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Le mardi 19, une démonstration de liaison optique laser aéroportée (LOLA) entre un Mystère 20 de la délégation générale pour l’armement (DGA) et le satellite géostationnaire ARTEMIS en orbite à 36 000 km a été conduite au salon du Bourget. Une caméra embarquée sur le Mystère 20 a permis un transfert vidéo haute définition en temps réel. Trois ans d’efforts ont été nécessaires au succès de cette toute première liaison optique entre un satellite et un aéronef. La DGA a conduit dans son centre d’essais en vol d’Istres la campagne d’essais du démonstrateur Lola. Prochaine démonstration jeudi 21 juin.

Pour la première fois au monde, en décembre dernier, une liaison optique par laser était établie entre un satellite, Artémis, et un aéronef, un Mystère 20 de la flotte du centre d’essais en vol de la DGA. Un exploit technique suivi, quelques semaines plus tard, des premières transmissions de données à très haut débit.

Le succès du démonstrateur Lola est le résultat d’une coopération entre les ingénieurs d’Astrium et l’équipe du CEV base d’Istres, choisi par l’industriel pour mener à bien cette campagne d’essai. Les liaisons optiques bidirectionnelles ont été établies avec le satellite de télécommunications géostationnaire Artémis, de l’Agence spatiale européenne, dont le terminal optique Opale est utilisé habituellement pour réaliser une liaison avec le satellite SPOT 4 du CNES. L’établissement de la liaison, lors des vols effectués à 6000 et 10 000 mètres, a été assuré en moins d’une seconde. Chaque essai consistait en trois séquences de dix-huit minutes de liaison, exigeant une précision de pointage de l’ordre de 0,5 microradian, ce qui revient à viser, depuis Paris, une lucarne située à New York. « Nous avons dû relever un triple défi, commente Luc Juan, ingénieur navigant d’essais au CEV d’Istres et responsable de l’essai. Tout d’abord, il fallait définir une méthode de travail commune avec les ingénieurs d’Astrium. Ensuite, élaborer une solution pour intégrer le volumineux terminal optique dans l’avion. Enfin, répondre aux contraintes très strictes requises pendant les vols d’essai ».

Un Mystère 20 accueille le démonstrateur

Le Mystère 20 sélectionné pour accueillir le démonstrateur effectue ses derniers vols pour la démonstration du Bourget. Comme lors de précédents essais, l’équipement de l’avion a été modifié. « Nous avons dû nous montrer astucieux car les missions exigeaient des durées de vol très longues, chaque séquence de liaison étant suivie d’un temps de refroidissement de l’optique du satellite », précise Luc Juan. De plus, le faisceau laser est dirigé vers le satellite à travers un hublot créé spécialement pour l’occasion : en réalité, une dalle optique de qualité spatiale conçue par Sagem, qui a demandé des mois de polissage. Dassault Aviation a conçu un carénage sur-mesure pour l’intégration de la dalle. « Il a fallu scanner tout le côté droit de l’avion, y compris ses appendices, afin d’étudier l’écoulement de l’air, une opération réalisée par l’Onera. »

Une gageure pour les pilotes

Mais le plus délicat était à venir. « Les rendez-vous avec le satellite Artémis exigeaient une précision très importante en matière de vitesse, d’altitude, de cap, de timing, de position, sachant que tous ces paramètres devaient être respectés simultanément, ce qui représente une vraie difficulté dans le pilotage de cet avion ». L’une des exigences était de voler non pas en suivant une route prédéfinie, mais à cap constant – donc en laissant éventuellement l’avion dériver – afin de conserver le même angle avec le satellite. L’aéronef devait, de plus, reproduire les conditions de vol d’un drone : assez lent, à une altitude élevée. Autant de conditions qui ont poussé le Mystère 20 dans ses derniers retranchements. Autre casse-tête, les essais ont exigé une négociation permanente avec les organismes de contrôle aérien civils et militaires. Quatorze « bulles » ont été définies, formant des espaces aériens qu’aucun autre aéronef ne devait pénétrer, une fois la zone activée. D’où des essais concentrés pendant les périodes de faible trafic : en milieu de semaine, le matin ou souvent de nuit.

Des efforts payants, puisque la campagne d’essais a été un grand succès. « Malgré toutes ces contraintes, les 20 vols prévus ont pu être réalisés dans les temps, avant la démonstration client organisée le 30 mai », précise Luc Juan.

Lola, atouts et enjeux

La réalisation du démonstrateur technologique Lola (Liaison optique laser aéroportée) a été confiée en décembre 2003 par la DGA à la société EADS Astrium SAS. Le programme visait à valider la faisabilité des liaisons optiques par laser entre un aéronef et un satellite géostationnaire. L’enjeu est d’établir, à partir de 2010, de telles liaisons entre des drones de longue endurance et la métropole. Le principal système cible est le drone d’observation Hale (Haute altitude longue endurance).

Une liaison laser offre des avantages décisifs par rapport à la voie hertzienne : des échanges quasi instantanés, un débit élevé, une discrétion absolue et une sécurité incomparable. L’interception des données est presque impossible, tout comme le brouillage, à moins de couper le faisceau.

Les principales difficultés techniques à relever étaient la stabilité du pointage du terminal optique embarqué sur l’aéronef, et la maîtrise des effets de la propagation du signal dans l’atmosphère.

Lola a permis de transmettre en temps réel des données au débit de 50 Mbits par seconde, une performance quinze fois supérieure à une transmission en radiofréquence.

Marc Wilmann


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