De la mission Darwin à Internet à la vitesse de la lumière

ESA's Darwin mission
L'optique intégrée serait exploitée par les réseaux d’ordinateurs au sol
26 novembre 2002

ESA PR 74-2002. Les encombrements qui ralentissent le trafic sur Internet vont peut-être disparaître si l’ESA parvient à développer une nouvelle technologie qui permettra de localiser dans l’Univers proche des planètes d’une taille comparable à celle de la Terre. Comment cela sera-t-il possible ?

Dans sa recherche de nouveaux moyens de détection d’exoplanètes, l’ESA estime qu’au lieu de déployer dans l’espace des miroirs et des lentilles de grandes dimensions, il serait possible de fabriquer des systèmes optiques miniaturisés sur des microcircuits intégrés. Les retombées naturelles d’une telle « optique intégrée » seraient exploitées par les réseaux d’ordinateurs au sol, lesquels bénéficieraient alors de cette technologie d’acheminement à grande vitesse des flux de données.

Dans le trafic routier, une voiture peut circuler rapidement sur une ligne droite mais doit ralentir considérablement avant de changer de direction à un carrefour. Il en est de même pour les données qui circulent sur les autoroutes de l’information. Des faisceaux de lumière transportent des données à des vitesses très élevées dans des câbles de fibres optiques. Lorsque ces données parviennent aux ordinateurs, dénommés serveurs, ceux-ci les réexpédient à leurs destinataires. Actuellement, ces signaux électriques doivent être convertis en électricité, ce qui ralentit l’ensemble du processus.

Dans un circuit, les électrons ont une vitesse de quelques kilomètres par seconde, alors que celle de la lumière atteint presque 300 000 km par seconde. L’optique intégrée permettrait de conserver les données sous forme de lumière et de les canaliser dans la bonne direction au moyen d’un microcircuit intégré (puce). Les chercheurs ont donné à cette technologie le nom d’optique intégrée, qui évoque la plaquette de circuits intégrés sur laquelle les puces sont montées. L’optique miniaturisée remplacera ainsi les composants électroniques sur ces plaquettes.

Darwin utilisera la lumière venant de six téléscopes et la transmettra sur la Terre

L’ESA a choisi une stratégie qui lui permettra de conduire à l’avenir des recherches plus sophistiquées afin de découvrir de nouvelles exoplanètes. Les deux initiatives de développement actuellement retenues prévoient d’utiliser plusieurs télescopes pour combiner la lumière émise par ces planètes. Il s’agit de la mission Darwin et de sa mission précurseur GENIE (expérience européenne au sol d’interférométrie en frange noire de l’ESA/ESO).

Lorsque l’on combine des faisceaux lumineux, on utilise habituellement des miroirs et des lentilles mobiles afin de les dévier dans la direction souhaitée. Si ces systèmes sont mobiles, ils sont également fragiles et peuvent se briser. Comme le dit Malcolm Fridlund, responsable scientifique des projets Darwin et GENIE, « Il serait on ne peut plus souhaitable de recourir à l’optique intégrée, qui est beaucoup plus compacte et ne comporte pas d’éléments mobiles ».

Si cela est souhaitable, les difficultés en revanche ne manquent pas. Aujourd’hui, l’optique intégrée est en effet un domaine qui est très en retard par rapport à la technologie des circuits intégrés. C’est pour cette raison que l’ESA finance deux études. Il a été demandé à Astrium d’étudier une approche optique traditionnelle tandis qu’Alcatel doit pour sa part concevoir une solution d’optique intégrée. « C’est dans un peu plus d’un an que nous devrons décider si GENIE utilisera ou non l’optique intégrée » précise Fridlund.

L'optique intégrée est utilisée dans cette caméra spéciale

Il est possible qu’à l’avenir, Darwin, la mission la plus ambitieuse conçue par l’ESA pour découvrir des planètes comparables à la Terre, utilise également la technologie de l’optique intégrée, mais dans des longueurs d’onde de la lumière supérieures à celles de GENIE. Toutefois, l’optique intégrée est un domaine qui reste entièrement à explorer. M. Fridlund examine actuellement des propositions émanant d’entreprises qui souhaiteraient relever ce défi. « Ce que je lis dans ces propositions me remplit d’optimisme. Je ne sais pas encore si dans l’infrarouge moyen l’optique intégrée pourra avoir des applications commerciales, mais nous ne pourrons pas le savoir tant que nous n’aurons pas développé cette technologie ».

Au cas où l’optique intégrée serait un succès, les résultats dépasseront de loin le cadre de simples améliorations apportées à la recherche de nouvelles planètes. Ainsi, sur Terre, la navigation sur Internet au moyen de simples ordinateurs domestiques pourrait être 100 fois ou 1000 fois plus rapide qu’aujourd’hui. Naviguer sur la Toile à de telles vitesses aurait des conséquences que nous pouvons difficilement imaginer.

Note aux rédactions

Darwin

Darwin est une flottille de huit véhicules spatiaux conçus pour découvrir des planètes comparables à la Terre et analyser leurs atmosphères afin d’y déceler éventuellement la signature chimique de la vie. Sur ces huit véhicules, six emporteront des télescopes. Le septième combinera la lumière provenant des six premiers et simulera un miroir aux dimensions beaucoup plus grandes que celles d’un simple télescope. Le huitième communiquera avec la Terre et le reste de la flottille. Cette mission est en cours d’étude et devrait être lancée peu après 2014.

Genie

GENIE (expérience européenne au sol d’interférométrie en frange noire) est un instrument conçu par l’ESA et l’ESO, qui permet de masquer le rayonnement émis par une étoile brillante et de distinguer celui provenant d’une planète en orbite autour d’une telle étoile, en utilisant le très grand télescope (VLT) de l’ESO installé au Chili et constitué de quatre télescopes de 8 mètres de diamètre. Lorsque cet instrument sera opérationnel, il servira de banc d’essai pour les astronomes qui seront ultérieurement associés à la mission Darwin. L’une des principales tâches de GENIE sera d’établir la liste des étoiles que Darwin devra étudier. GENIE pourra repérer des étoiles avortées, dénommées naines brunes, et, si l’instrument répond aux attentes, il pourra peut-être observer certaines des planètes géantes qui ont déjà été découvertes. À ce jour, ces mondes n’ont jamais été observés directement, leur existence n’a pu être déduite qu’en fonction de l’influence qu’ils exercent sur leurs étoiles mères respectives. GENIE devrait être opérationnel d’ici 2006.

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Malcolm Fridlund, responsable scientifique des projets GENIE et Darwin pour l’ESA
Estec, Pays-Bas
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Courriel : malcolm.fridlund@esa.int

Anders Karlsson, chef du projet Darwin pour l’ESA
Estec, Pays-Bas
Tél. : +31 (0)71 565 35 32
Courriel : anders.karlsson@esa.int

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