La prochaine fois que les astronautes atterrissent sur la lune, nous le regarderons en haute définition. La transmission sera en couleur, numérique et jusqu'à 60 images par seconde.
La qualité de la diffusion vidéo sera plus élevée que pendant les missions Apollo, mais les professionnels de la vidéo seront toujours confrontés à des contraintes lunaires difficiles, telles que la bande passante, les retards de signal, le clair de lune et la poussière omniprésente.
Un demi-siècle après la première fois sur la surface lunaire, les experts en communication spatiale préparent la meilleure couverture possible du moment épique.
Laissant derrière les images granuleuses emblématiques des années 1960, les enjeux sont élevés pour atteindre les deux objectifs scientifiques et satisfaire un public avide d'images.
L'ESA et le Centre aérospatial allemand (DLR) ont mené un moon-walk simulé avec une lune réaliste dans l'installation de Luna en Allemagne. Les agences spatiales utiliseront les images de la répétition comme fichiers de référence pour les futures opérations de surface lunaire.
Se préparer à la vraie chose
Les images comprenaient des astronautes quittant un module d'atterrissage, explorant la lune et même en prenant un selfie lunaire pour capturer la réflexion sur la visière du casque de l'astronaute. Les experts de l'imagerie ont capturé à la fois des images statiques et des images très dynamiques avec des astronautes et des caméras en mouvement constant.
Cet exercice ne visait pas à créer de fausses images de lune. L'équipe a travaillé sur le développement de clips de test réalistes allant des scènes simples aux scènes avec beaucoup de mouvement, ou des «tueurs d'encodeur», qui minimiseront l'utilisation de la bande passante pour les transmissions de lune.
Normes d'image de l'espace
Les agences spatiales et les entreprises utilisent des images pour partager leurs réalisations d'exploration avec le public. La plupart des vidéos de lancements, de la Station spatiale internationale et de l'espace profond sont compressés avant d'être stockés ou diffusés sur Terre.
Pour assurer la qualité et la compatibilité, les experts de 28 nations participent au comité de consultation des systèmes de données spatiaux (CCSD) pour discuter de différents types de codage et de transmission pour assurer la qualité vidéo et la gestion des données de l'espace, entre autres.
Cette équipe multinationale aborde les obstacles de la réception d'images de haute qualité à travers la bande passante limitée disponible dans la lune. Une référence commune aide les équipes de science, d'ingénieur et d'imagerie à savoir à quoi s'attendre avant que la fusée ne décolle.
« Ces efforts devraient aider les agences et les entreprises à créer une vérité au sol pour les applications vidéo et l'équipement. Les activités visant à affiner la qualité vidéo ne sont pas destinées uniquement à l'imagerie de la lune, mais à toutes les transmissions spatiales », explique Falk Schiffner, représentant du DLR dans l'équipe d'imagerie et d'applications de mouvement CCSDS.
Lune de l'Europe sur Terre
L'installation Luna fournit des conditions lunaires réalistes pour tester l'équipement et les procédures avant les missions réelles.
Avec plus de deux décennies d'expérience dans le traitement et l'édition de séquences spatiales, le représentant de l'ESA dans l'équipe du groupe de travail sur l'imagerie et les applications du CCSDS, Melanie Cowan, a été ravie la première fois qu'elle est entrée dans la lune européenne sur Terre.
« J'avais un aperçu de ce que cela pourrait être sur la lune. On ne peut pas se rapprocher de la vraie chose. C'était une expérience spéciale et difficile de filmer et de photographier dans cet environnement surréaliste », dit-elle.
Poussière, lumière, action
Melanie portait des vêtements de protection pour empêcher la poussière de coller à ses vêtements et ses cheveux et pour éviter de l'inhaler. Moon Dust présente l'un des plus grands défis pour le tournage. Chaque étape sur le «champ de lune» fait apparaître des particules de poussière, flottant dans l'air et déformant les images.
Il y avait des murs, des câbles et des rideaux qui devaient être évités dans les scènes – les clips de test devaient être aussi lunaires que possible.
L'équipe a passé du temps à tester les angles de caméra, les mouvements et l'éclairage. « Nous avons essayé différents simulateurs et techniques du soleil pour reproduire l'éclairage du soleil sur la lune. Nous avons étudié les effets des ombres des rochers et des cratères à l'intérieur », explique Melanie.
« Les premiers tests ont révélé que la vidéo HDR fournira plus de détails dans les zones d'ombre sur la surface lunaire », ajoute-t-elle.
Les défis de la diffusion de la lune
L'envoi de vidéos de la lune n'est pas aussi simple que le téléchargement sur YouTube. Les principales contraintes aux transmissions lunaires sont la taille et la consommation d'énergie. L'équipement lunaire doit être léger, économe en énergie et résilient à des variations de température extrêmes.
Même si nous avons la capacité de transmissions de bande passante élevées vers et depuis la Terre, la taille et le poids des émetteurs les rendent peu pratiques pour voler.
Les missions Apollo ont utilisé des fréquences micro-ondes qui nécessitaient 20 000 watts de puissance pour envoyer des signaux à la lune. La commande du vaisseau spatial et les modules lunaires avaient de petites antennes et un petit émetteur avec une sortie de seulement 20 watts. Pour compenser, les grandes antennes du réseau d'espace profond sur Terre ont suivi le voyage vers la lune.
Un autre défi est le délai de signal. Il faut 1,3 seconde pour qu'un signal radio se déplace de la lune à la terre.
Le programme Moonlight d'ESA cherche à mettre une constellation de cinq satellites lunaires – un pour les communications élevées du débit de données – en orbite autour de la lune. La constellation stimulera les liens de communication entre la lune et la terre.
