Ce travail propose un système novateur dans lequel les éléments d’une antenne réseau à commande de phase sont répartis entre des milliers de satellites extrêmement petits, évitant ainsi les coûts et les risques liés à la dépendance à un seul grand satellite. Crédit : Institut des sciences de Tokyo

Des essaims de pico-satellites pourraient fonctionner de concert comme une unique grande antenne pour les communications directes avec les smartphones, selon des chercheurs japonais. Au lieu de s’appuyer sur un seul grand satellite équipé d’une antenne réseau à commande de phase, l’équipe a démontré que des pico-satellites orbitant autour de la Terre en formation pourraient chacun embarquer des éléments d’antenne réseau à commande de phase individuels et être synchronisés sans fil. Cette expérience de validation de principe a démontré une transmission de données fiable et de haute qualité, ouvrant la voie à une couverture réseau mondiale plus économique et plus fiable.

L’idée que les smartphones ordinaires puissent se connecter directement aux satellites, une technologie appelée communication satellite directe (D2D), a pris de l’ampleur ces dernières années. L’objectif est d’assurer une couverture quasi universelle, y compris dans des zones reculées comme les océans et les déserts, où les réseaux terrestres classiques sont défaillants ou inaccessibles.

Pourquoi les réseaux phasés sont importants dans l’espace

Pour établir des liaisons entre les satellites en orbite et les smartphones, les antennes à réseau phasé constituent une solution éprouvée. Ces antennes sont composées de nombreux petits éléments rayonnants fonctionnant de concert. En contrôlant précisément la synchronisation des signaux émis et reçus par ces éléments, les réseaux peuvent orienter électroniquement le faisceau, modifiant ainsi les zones de couverture sans recourir à des pièces mécaniques mobiles.

Cependant, le déploiement d’antennes à réseau phasé dans l’espace présente des inconvénients majeurs. Les satellites nécessaires sont volumineux, leur lancement est extrêmement coûteux et ils sont vulnérables aux pannes : la défaillance d’un seul composant essentiel peut endommager l’ensemble du satellite et le rendre inutilisable. Un défi technique plus profond réside dans le fait que, pour qu’un réseau phasé fonctionne, tous les éléments d’antenne doivent être synchronisés avec une grande précision. Coordonner des milliers d’éléments d’antenne dans l’espace sans les relier par des câbles physiques représente un défi technique considérable.

Un concept de réseau phasé basé sur un essaim

Pour remédier à ces problèmes, une équipe de recherche dirigée par le professeur associé Atsushi Shirane du Laboratoire de recherche interdisciplinaire future en sciences et technologies de l’Institut des sciences de Tokyo (Science Tokyo), au Japon, a proposé une solution novatrice. Au lieu de s’appuyer sur un unique grand satellite, l’équipe a imaginé un système dans lequel des dizaines de milliers de picosatellites voleraient en formation et fonctionneraient de concert comme une seule grande antenne réseau à commande de phase. Leur article, qui décrit en détail cette idée, a été présenté lors de la conférence internationale IEEE sur les circuits intégrés à semi-conducteurs (ISSCC) 2026 , qui s’est tenue du 15 au 19 février 2026.

Au cœur de leurs travaux se trouve une nouvelle architecture d’antenne réseau à commande de phase « sans fil », appelée « technologie de combinaison et de distribution spatiale sans fil ». Dans cette approche, un satellite passerelle diffuse un signal de référence que tous les pico-satellites utilisent pour rester synchronisés, malgré leur distance physique.

Ceci résout les problèmes de synchronisation du signal de référence et de combinaison/distribution des signaux de communication transmis par câble, inhérents aux systèmes sans fil. L’avantage de cette conception réside dans le fait que chaque satellite peut fonctionner sans oscillateurs locaux ni composants de synchronisation, qui consomment une énergie considérable.

« L’architecture proposée permet la miniaturisation de chaque unité », explique Shirane. « Sa compacité permet d’exploiter les possibilités de lancement partagé, ce qui réduit considérablement les coûts de lancement », ajoute-t-il, soulignant un autre avantage majeur.

Puces prototypes et essais de direction de faisceau

Pour tester leur solution, les chercheurs ont conçu et fabriqué une puce émettrice-réceptrice compacte à l’aide de la technologie CMOS standard sur silicium – le même procédé de fabrication simple et répandu que celui utilisé dans de nombreux composants électroniques du quotidien. Chaque pico-satellite ainsi distribué peut intégrer individuellement une puce faisant office d’antenne réseau à commande de phase. Ils ont construit de petits modules sans fil et les ont utilisés dans des expériences de validation de principe simulant la formation de satellites dans l’espace.

Utilisant des signaux basés sur la norme LTE ( Long Term Evolution) employée dans les smartphones modernes, le système proposé a démontré avec succès une orientation précise du faisceau (pointage de l’antenne réseau à commande de phase) et une transmission de données de haute qualité, même avec des schémas de modulation avancés.

Outre les économies réalisées, l’approche proposée améliore également la fiabilité. Grâce à la répartition des éléments d’antenne sur plusieurs satellites, le système est indépendant de toute unité unique. « Notre solution garantit une grande robustesse. Contrairement aux satellites monolithiques classiques, le réseau dans son ensemble reste opérationnel même en cas de défaillance d’un satellite », explique Shirane.

L’ensemble des résultats révèle une nouvelle approche pour la conception de systèmes de communication par satellite D2D grâce au vol en formation. Si cette technologie est développée davantage, elle pourrait bientôt prendre en charge les futurs réseaux satellitaires connectés directement aux appareils du quotidien, étendant ainsi la couverture mondiale tout en réduisant les coûts et les risques.

https://www.isct.ac.jp/ja/news/vauvffzb67g8

https://techxplore.com/news/2026-03-thousands-pico-satellites-space.html