Mona Lisa voyage au laser, dans l’espace et en revient

Pour tester la portée de la communication laser, la NASA a transmis une image numérique du célèbre portrait de Léonard de Vinci à un satellite en orbite autour de la Lune.

Les amateurs d’art ne sont pas les seuls à être intrigués par l’œuvre de Léonard de Vinci. Mona Lisa. Lors d’une expérience amusante menée en 2005, un groupe de chercheurs de l’Université d’Amsterdam a analysé le célèbre sourire de Mona Lisa. Ils ont analysé une reproduction numérisée du tableau grâce à un logiciel de « reconnaissance des émotions », qui a conclu que Mona était précisément à 83 % heureuse, 9 % dégoûtée, 6 % craintive, 2 % en colère, 1 % neutre – et absolument pas surprise.

En 2010, des scientifiques français ont utilisé la spectrométrie de fluorescence X sur le tableau et ont découvert que Léonard de Vinci appliquait des couches sur de fines couches de vernis et de peintures pour obtenir le teint impeccable du sujet. Puis, l’année dernière, des archéologues italiens ont exhumé les restes squelettiques de Lisa Gherardini, la gardienne présumée du portrait, à Florence, dans l’espoir d’identifier, une fois pour toutes, la véritable Joconde.

Et maintenant, même la NASA s’intéresse à la timide dame de Léonard de Vinci.

Dans une expérience de communication laser, des scientifiques de la station NGSLR (Next Generation Satellite Laser Ranging) du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, ont diffusé une image numérique de l’objet. Mona Lisa au Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) à quelque 240 000 milles de distance.

« C’est la première fois que quelqu’un parvient à une communication laser unidirectionnelle à des distances planétaires », a déclaré David Smith du Massachusetts Institute of Technology, dans un récent communiqué de presse. Smith est le chercheur principal de l’altimètre laser Lunar Orbiter.

Jusqu’à présent, les scientifiques de la NASA utilisaient les ondes radio pour suivre et communiquer avec les satellites se déplaçant en dehors de l’orbite terrestre. Cependant, à l’avenir, ils envisagent des lasers, qui peuvent transmettre plus de données à un rythme plus rapide que les signaux radio.

Le LRO, un satellite en orbite autour de la Lune et cartographiant sa surface depuis 2009, a constitué le cas de test parfait. Le vaisseau spatial est le seul actuellement en dehors de l’orbite terrestre capable de recevoir des lasers ; il peut être suivi à la fois par laser et par radio.

Mais de toutes les images à envoyer, pourquoi la Mona Lisa?

«Nous avons choisi le Mona Lisa car c’est une image familière avec beaucoup de subtilités, ce qui nous a aidé à voir l’effet des erreurs de transmission », explique Xiaoli Sun, scientifique à la NASA Goddard et auteur principal d’un article récent sur le projet en 2017. Optique Express.

L’image numérique reposait essentiellement sur des impulsions laser qui sont régulièrement transmises au LRO pour suivre sa position dans l’espace. La NASA décrit le processus plus en détail dans son communiqué de presse :

Un timing précis était la clé de la transmission de l’image. Sun et ses collègues ont divisé l’image de Mona Lisa en un tableau de 152 pixels sur 200 pixels. Chaque pixel a été converti en une nuance de gris, représentée par un nombre compris entre zéro et 4 095. Chaque pixel a été transmis par une impulsion laser, l’impulsion étant déclenchée dans l’un des 4 096 créneaux horaires possibles pendant une brève fenêtre de temps allouée au suivi laser. L’image complète a été transmise à un débit de données d’environ 300 bits par seconde.

Le satellite a reconstitué l’image complète puis l’a renvoyée via des ondes radio. Le portrait n’a pas été parfaitement transmis ; les perturbations naturelles du laser lors de son passage dans l’atmosphère terrestre expliquent les pixels vides de l’image présentée ci-dessus. (À un moment donné, alors que l’image était envoyée à LRO, un avion a été détecté à moins de cinq degrés du laser, et le laser a été bloqué pendant ce temps, ce qui explique la traînée blanche verticale qui traverse l’image.) Sun et son équipe ont nettoyé l’image en utilisant ce qu’on appelle le codage de correction d’erreurs Reed-Solomon.

Cette expérience sera probablement la première d’une longue série. « Cette réalisation d’orientation ouvre la voie à la démonstration de communications laser lunaire (LLCD), une démonstration de communication laser à haut débit de données qui sera un élément central de la prochaine mission lunaire de la NASA, le Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) », déclare Richard Vondrak de Goddard, scientifique adjoint du projet LRO, dans le communiqué de presse.

Sur une note plus simple, cependant, je ne peux m’empêcher de me demander : que penserait Léonard du voyage cosmique de Mona Lisa ?