Imaginez un instant : vous êtes au fin fond de la forêt, et pourtant, vous streamez des films en HD sans le moindre accroc, grâce à une antenne parabolique de la taille d’une grande pizza posée sur votre toit. Cette antenne communique avec un satellite Starlink qui file à 27 000 kilomètres par heure à 550 kilomètres d’altitude. On parle de plusieurs centaines de mégabits par seconde, tout en basculant de satellite en satellite toutes les quatre minutes ! Avouons-le, c’est une prouesse technologique absolument époustouflante.
Alors, comment la technologie Starlink réussit-elle ce tour de force ? On va se pencher ensemble sur les rouages complexes qui permettent à cet internet par satellite de « simplement » fonctionner. Prêt à plonger ?
Des milliers de satellites en orbite basse (LEO) : La clé de la faible latence
La première différence, et non des moindres, entre Starlink et les systèmes satellites traditionnels de télévision est l’altitude. Les satellites TV sont géostationnaires, perchés à environ 35 000 kilomètres de la Terre. Autant dire un aller-retour lointain pour les données !
Starlink, lui, utilise des milliers de satellites en orbite terrestre basse (LEO), à seulement 550 kilomètres. Cette proximité réduit drastiquement le temps de trajet des signaux, offrant une latence de 20 millisecondes – une performance cruciale pour le jeu en ligne ou une navigation web fluide.
Cependant, un satellite LEO couvre une zone bien plus petite. C’est pourquoi Starlink a besoin de lancer plus de 10 000 satellites, tous filant à des vitesses incroyables, pour assurer une couverture mondiale.
Le « Dishy » de Starlink : Une antenne réseau phasé pas comme les autres
Surnommée « Dishy McFlatface » (ou « Dishy » pour les intimes) par Elon Musk, l’antenne au sol de Starlink est bien plus qu’une simple parabole. Tandis qu’une antenne TV ne fait que recevoir, Dishy est capable à la fois d’envoyer et de recevoir des données internet.
Ouvrons Dishy. Sous une plaque arrière structurelle en aluminium, se cache une carte de circuit imprimé (PCB) massive. D’un côté, on y trouve 640 micro-puces et 20 puces plus grandes, sans oublier le CPU principal et le module GPS. De l’autre côté, ce sont 1400 cercles de cuivre avec un quadrillage de carrés.
En réalité, il s’agit de 1280 petites antennes agencées en nid d’abeille hexagonal. Chaque « pile » de cercles de cuivre est une antenne individuelle, contrôlée par les micro-puces. Cet ensemble colossal fonctionne comme un réseau phasé pour communiquer avec les satellites.
Le « Beamforming » : Concentrer la puissance pour atteindre l’espace
Une seule de ces petites antennes ne mesure qu’un centimètre de diamètre. Son signal serait aussi faible qu’une seule ampoule essayant d’être visible depuis la Station Spatiale Internationale ! Pour qu’il atteigne l’espace, il faut des milliers de fois plus de puissance et de concentration.
C’est là qu’intervient le beamforming (ou formation de faisceau). Le principe est simple : combiner la puissance des 1280 antennes. Lorsque deux antennes émettent simultanément, leurs ondes électromagnétiques interagissent. Dans certaines zones, les champs électriques s’additionnent (interférence constructive), créant un signal plus fort et plus ciblé. Ailleurs, ils s’annulent (interférence destructive).
En ajoutant toujours plus d’antennes, cette zone d’interférence constructive devient un faisceau électromagnétique extrêmement puissant et directionnel. On pourrait croire que la puissance combinée est 1280 fois celle d’une seule antenne. En fait, la portée effective du faisceau principal est plus proche de 3500 fois celle d’une seule antenne !
L’orientation électronique du faisceau : Pas de moteurs, que des ondes !
Les satellites Starlink filent à 27 000 km/h. Les moteurs de Dishy ne sont utilisés que pour l’orientation initiale. Pour un suivi continu, ils seraient imprécis et casseraient rapidement. La solution ? L’orientation électronique du faisceau par réseau phasé.
Le concept est de décaler la phase du signal envoyé à chaque antenne. La phase, c’est un décalage dans le temps de l’onde. En ajustant finement ce décalage pour chacune des 1280 antennes, on modifie la manière dont les ondes s’additionnent.
Ainsi, la zone d’interférence constructive, c’est-à-dire le faisceau, peut être orientée électroniquement. Dishy recalcule ces décalages de phase toutes les quelques microsecondes, en se basant sur les coordonnées GPS de l’antenne et la position orbitale du satellite. Cela permet au faisceau de suivre le satellite avec une précision remarquable, dans un champ de vision de 100 degrés, sans aucun mouvement mécanique !
La modulation numérique 64QAM : Comment on envoie des gigabits à travers l’espace
Un faisceau puissant, c’est bien, mais comment y injecte-t-on des centaines de mégabits de données ? Dishy et les satellites Starlink utilisent une technique appelée 64QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
Plutôt que d’envoyer de simples « 0 » et « 1 », cette méthode encode des paquets de bits en faisant varier simultanément l’amplitude (la puissance) et la phase (le décalage temporel) du signal transmis. Avec 6 bits, on peut représenter 64 valeurs différentes, chacune correspondant à une combinaison unique d’amplitude et de phase.
Chacun de ces groupes de 6 bits est appelé un « symbole » et dure environ 10 nanosecondes. Étant donné que le signal haute fréquence (12 Gigahertz) oscille 12 milliards de fois par seconde, on peut envoyer 90 millions de symboles par seconde. Multipliez cela par 6 bits par symbole, et vous obtenez 540 millions de bits par seconde, soit des centaines de mégabits par seconde !
Cette bande passante est partagée entre le téléchargement (926 millisecondes par seconde du satellite vers Dishy) et l’envoi (74 millisecondes de Dishy vers le satellite), répartie sur des intervalles de temps très courts pour minimiser la latence.
La technologie Starlink est une véritable prouesse d’ingénierie, combinant des concepts avancés pour nous apporter l’internet à haut débit partout. C’est fascinant de voir comment ces systèmes complexes travaillent ensemble pour rendre cela possible.
Questions fréquentes
Qu’est-ce qui rend Starlink plus rapide que les autres services internet par satellite ?
La principale raison est l’utilisation de satellites en orbite terrestre basse (LEO). Contrairement aux satellites géostationnaires beaucoup plus éloignés, les satellites LEO de Starlink sont à seulement 550 km d’altitude, ce qui réduit considérablement le temps de trajet des signaux et donc la latence.
Comment l’antenne Dishy de Starlink arrive-t-elle à suivre des satellites si rapides sans bouger ?
Dishy utilise une antenne réseau phasé. Au lieu de mouvements mécaniques, elle ajuste électroniquement la phase des signaux envoyés par ses 1280 petites antennes. Ce décalage de phase permet de diriger le faisceau électromagnétique avec une extrême précision pour suivre les satellites en orbite.
Comment Starlink transmet-il autant de données à travers l’espace ?
Starlink emploie une technique appelée modulation 64QAM. Elle encode les données en faisant varier simultanément l’amplitude et la phase du signal radio. Chaque variation représente un groupe de 6 bits (un « symbole »), et en envoyant des millions de ces symboles par seconde, des débits de centaines de mégabits par seconde sont atteints.
