Le satellite CRIMSON-1 de Singapour embarque des cellules solaires à pérovskite et de l’IA en orbite

Un satellite de 5 kg met deux technologies à l’épreuve

Le satellite CRIMSON-1 de Singapour teste des cellules solaires flexibles à pérovskite et l’intelligence artificielle à environ 520 km au-dessus de la Terre. Il confronte ainsi deux technologies de laboratoire à un environnement où l’énergie, la chaleur et les capacités de communication sont fortement limitées. L’engin pèse 5 kg, mesure 30 cm sur 10 cm sur 10 cm et doit mener une mission d’un an.

La Nanyang Technological University de Singapour (NTU) a annoncé que son 14e satellite avait été lancé à bord d’une fusée Falcon 9 de SpaceX, dans le cadre de la mission Transporter-18, depuis la base spatiale de Vandenberg, en Californie. Le lancement a eu lieu le 1er octobre en Californie, soit le 2 octobre à Singapour. CRIMSON-1 a été largué environ 55 minutes après le décollage, parmi les 130 engins spatiaux transportés par la fusée.

La mission comprend deux expériences distinctes. La première mesurera la durabilité et la production d’électricité de cellules solaires à pérovskite mises au point par des chercheurs de la NTU et par Singfilm Solar, une entreprise issue de l’Université nationale de Singapour (NUS). La seconde traitera des images satellitaires à bord de l’engin, afin de vérifier si l’IA peut repérer des informations utiles avant leur transmission sur Terre.

Il faut souligner que les cellules expérimentales à pérovskite ne constituent pas la principale source d’énergie du satellite. CRIMSON-1 est alimenté par des panneaux conventionnels en arséniure de gallium, tandis que les nouvelles cellules sont testées à leurs côtés. Le lancement de cette expérience ouvre la possibilité de recueillir des données ; il ne prouve pas que les pérovskites sont prêtes à remplacer les systèmes d’alimentation existants des engins spatiaux.

Dans son communiqué sur la mission CRIMSON-1, la NTU indique que les chercheurs étudieront à la fois les performances solaires en orbite et la gestion de la chaleur ainsi que la consommation électrique du système informatique lors de tâches exigeantes. Aucun résultat de ces expériences n’a encore été annoncé.

Qu’est-ce qui distingue ce module solaire ?

Les pérovskites sont des matériaux dotés d’une structure cristalline particulière, qui peuvent convertir la lumière du Soleil en électricité. Elles présentent ici l’intérêt potentiel de permettre la fabrication de cellules solaires efficaces, fines et légères, à partir de matériaux courants. Pour un engin spatial, réduire la masse du système d’alimentation peut libérer de la capacité pour d’autres équipements.

Le module expérimental de Singfilm Solar est flexible et repose sur du verre ultrafin. Hou Yi, professeur adjoint à la NUS et fondateur de l’entreprise, présente CRIMSON-1 comme le premier vol spatial de ce module flexible et le premier déploiement en orbite d’un module solaire fabriqué à Singapour. Selon la NTU, cette mission constitue également le premier vol spatial de la technologie de Singfilm.

Ces affirmations supposent de distinguer les cellules solaires individuelles d’un module, qui est un assemblage de cellules conçues pour fonctionner ensemble. La NTU avait déjà envoyé des cellules à pérovskite à bord de son satellite ARCADE en 2023. Il ne faut donc pas présenter CRIMSON-1 comme la première tentative de l’université visant à tester une cellule à pérovskite dans l’espace.

Cette nouvelle expérience prolonge ces travaux en passant à un module flexible et à la technologie mise au point avec Singfilm. Son intérêt dépendra des mesures recueillies en orbite, notamment de la capacité du module à maintenir une production d’électricité utile après son lancement et une exposition prolongée aux conditions spatiales.

Pourquoi la durabilité compte autant que le rendement

Les cellules solaires destinées à l’espace doivent résister à deux épreuves très différentes : les contraintes mécaniques du lancement d’une fusée et les conditions d’exploitation qui suivent. CRIMSON-1 évaluera leur résistance physique, leur rendement de conversion et leur production électrique réelle en orbite basse.

L’évaluation prévue comprend une exposition aux rayonnements, au vide et aux cycles thermiques. Les cycles thermiques correspondent aux variations répétées de température auxquelles l’engin est soumis lorsqu’il passe de zones éclairées à des zones dans l’ombre. Ces variations peuvent exercer des contraintes sur les matériaux et leurs connexions, tandis que les rayonnements peuvent affecter les cellules solaires comme les composants électroniques.

Christian Wolfrum, vice-président et recteur de la NTU, a déclaré que la mission place la recherche solaire et l’informatique embarquée dans les conditions nécessaires pour vérifier leur fonctionnement :

Ces technologies ne peuvent être validées que dans les conditions réelles de l’espace, et c’est ce que fait le programme de satellites de la NTU depuis trois décennies. CRIMSON-1 est notre quatorzième mission.

L’année d’essais doit fournir des données sur les performances dans la durée, et non une seule mesure effectuée peu après le déploiement. La NTU n’a annoncé aucun seuil chiffré de production électrique acceptable, de perte de rendement ou de dégradation des matériaux.

Le coût reste à confirmer par des données en orbite

L’intérêt financier des pérovskites est considérable, mais il relève encore d’une perspective et non d’une économie démontrée par cette mission. Les prix rapportés pour les cellules solaires en arséniure de gallium utilisées dans l’espace vont de 250 à 450 dollars américains par watt. Les cellules conventionnelles en silicium utilisées sur Terre coûtent moins d’un dollar par watt.

Selon ces chiffres, les prix cités pour l’arséniure de gallium sont plus de 250 à 450 fois supérieurs au prix de référence du silicium. Cette comparaison illustre l’écart de coût entre les technologies, mais ne porte pas directement sur des produits interchangeables. Le faible prix d’une cellule terrestre ne prouve pas qu’elle peut satisfaire aux exigences d’exploitation d’un engin spatial.

Le prix de fabrication au watt du module à pérovskite embarqué sur CRIMSON-1 n’a pas été communiqué. La mission ne permet donc pas encore de calculer les économies qu’un opérateur de satellite pourrait réaliser en l’adoptant. La fiabilité, la puissance utile produite et les coûts d’intégration compteraient également.

Singfilm a fait état en 2024 d’un rendement de conversion de 22,6 % pour un panneau solaire à pérovskite. Le rendement de conversion désigne la part de la lumière solaire reçue qui est transformée en électricité. Ce chiffre donne un aperçu des travaux de développement de l’entreprise, mais ne constitue ni une mesure en orbite ni un résultat de performance annoncé pour la charge utile de CRIMSON-1.

Les recherches de la NTU dans ce domaine remontent à un article publié en 2013 dans Science, qui montrait que les charges électriques pouvaient parcourir des distances inhabituellement longues dans les matériaux à pérovskite. Cette découverte a contribué à expliquer leur rendement solaire élevé. Les travaux ultérieurs se sont orientés vers des modules de plus grande taille et des prototypes destinés à améliorer les performances et la stabilité. CRIMSON-1 doit maintenant vérifier si cette technologie conserve ses propriétés utiles au-delà du laboratoire.

L’IA sélectionnera les images utiles avant leur transmission

CRIMSON-1 est présenté comme le premier nanosatellite singapourien équipé d’IA. Son expérience informatique analysera et filtrera les images à bord de l’engin, notamment en sélectionnant celles sans couverture nuageuse et en repérant d’éventuels incendies de forêt ou déversements de pétrole.

Il s’agit d’IA en périphérie : le traitement est effectué près de l’endroit où les données sont recueillies, au lieu d’envoyer toutes les informations brutes vers un ordinateur distant. Dans ce cas, la périphérie est le satellite lui-même. L’objectif est de transmettre des images utiles ou des alertes signalant des événements possibles, plutôt que d’envoyer chaque image pour qu’elle soit examinée par des personnes au sol.

Les communications satellitaires ont une capacité limitée. Filtrer les images en orbite pourrait réduire le volume de données brutes transmises et le tri manuel nécessaire au sol. La mission teste cette approche ; elle n’annonce pas un service de détection des catastrophes dont l’efficacité aurait été démontrée.

Aucune donnée n’a été annoncée sur la précision de la détection, le taux de fausses alertes ou la réduction mesurée des données transmises. Le signalement par l’IA d’un incendie ou d’un déversement possible ne vaut pas confirmation de l’événement. Les résultats de l’expérience seront nécessaires pour déterminer si les sélections sont assez fiables pour un usage opérationnel.

Le traitement informatique a ses propres besoins en énergie et en refroidissement

Traiter des images à bord d’un petit engin spatial implique un compromis. Envoyer moins d’informations sur Terre peut économiser de la capacité de communication, mais faire fonctionner l’IA consomme de l’électricité et produit de la chaleur. Les chercheurs de CRIMSON-1 étudieront la façon dont le système informatique gère ces deux contraintes lors de tâches exigeantes.

La gestion de la chaleur est particulièrement importante dans le vide, où un engin spatial ne peut pas se refroidir grâce à l’air ambiant comme le ferait un ordinateur sur Terre. Sa conception doit acheminer la chaleur à travers sa structure et l’évacuer par rayonnement. L’expérience permettra de déterminer comment le matériel informatique choisi se comporte dans cet environnement.

Les essais solaires et informatiques portent donc sur des contraintes d’ingénierie liées, même s’il s’agit de deux expériences distinctes. Les futurs engins spatiaux dotés de capacités de traitement embarquées plus importantes auraient besoin de systèmes d’alimentation adaptés. CRIMSON-1 teste une technologie solaire susceptible d’être utilisée à l’avenir, tout en étant alimenté par des panneaux éprouvés.

Hou a cité l’alimentation solaire de futurs satellites et d’éventuels centres de données d’IA dans l’espace parmi les pistes à explorer. CRIMSON-1 n’est pas lui-même un centre de données d’IA opérationnel, et sa mission ne prouve pas que le module à pérovskite pourrait en alimenter un. Son rôle est de fournir des mesures susceptibles d’éclairer les conceptions ultérieures.

Qui a construit, déployé et rendu possible la mission ?

Le Satellite Research Centre de la NTU dirige la mission et réunit l’ingénierie spatiale, la préparation du lancement, le contrôle de mission et les opérations en orbite. La NTU indique que ses chercheurs ont travaillé avec l’intégrateur de lancement Exolaunch, qui a fourni la capacité de lancement, la gestion de mission, l’intégration et les services de déploiement. CRIMSON-1 a été déployé au moyen du système EXOpod Nova d’Exolaunch.

Les informations publiées divergent quant à la construction de l’engin spatial. Selon l’une d’elles, l’entreprise singapourienne Satoro Space en est le constructeur, avec l’intégration à bord du satellite de la technologie d’IA de la NTU et des cellules solaires expérimentales. Une autre attribue sa construction au Satellite Research Centre de la NTU. Le communiqué de l’université désigne le centre comme responsable de la mission et indique que des partenaires industriels locaux y ont participé, sans préciser la répartition des travaux de fabrication.

L’Infocomm Media Development Authority (IMDA) a soutenu la mission en obtenant des ressources orbitales et des fréquences satellitaires par l’intermédiaire de l’Union internationale des télécommunications. Le spectre désigne les fréquences radio utilisées pour les communications entre un satellite et les stations au sol.

Le parcours de l’université comprend le lancement en 2011 de X-SAT, le premier satellite construit localement à Singapour. Sa 13e mission, VELOX-AM, a été lancée en juillet 2023 et, selon la NTU, a achevé sa mission et quitté son orbite en août 2026. CRIMSON-1 s’inscrit dans ce programme de construction, d’essais et d’exploitation de satellites.

Le programme de financement de Singapour relie le développement aux essais spatiaux

CRIMSON-1 fait partie des premiers projets soutenus par l’Agence spatiale nationale de Singapour (NSAS) dans le cadre du Space Access Programme. Ce dispositif relève du Space Technology Development Programme, auquel Singapour a affecté 210 millions de dollars singapouriens depuis 2022 pour la recherche spatiale et le développement de capacités nationales.

La page du gouvernement consacrée au Space Technology Development Programme, mise à jour le 17 mars 2026, indique que l’Office for Space Technology and Industry a obtenu 60 millions de dollars singapouriens supplémentaires en 2024. Elle précise que la phase STDP 2.0 se poursuit à partir de 2025. Elle ne permet pas d’établir que ces 60 millions doivent être ajoutés une nouvelle fois aux 210 millions cités pour le programme.

Le programme comporte trois catégories de financement : le développement technologique, la validation et l’expérimentation, et l’accès à l’espace. Cette dernière catégorie soutient les essais permettant d’établir un historique de vol, c’est-à-dire un bilan documenté du fonctionnement d’une technologie dans l’espace. Les cellules solaires, les matériaux avancés, les systèmes informatiques et d’autres charges utiles figurent parmi les exemples cités.

Les universités, les instituts de recherche et les partenaires industriels locaux peuvent présenter une demande. Les entités étrangères doivent s’associer à des partenaires locaux. La télédétection et les communications par satellite sont des domaines prioritaires, tandis que la NSAS étudie également la maintenance des engins en orbite, la fabrication dans l’espace et les sciences de la vie spatiales.

Pour CRIMSON-1, l’historique de vol fait le lien entre la recherche et une éventuelle adoption commerciale. Un lancement réussi constitue une étape. La preuve qu’un module ou un système informatique continue de fonctionner dans les conditions orbitales en est une autre, que les clients potentiels peuvent évaluer.

Les étapes clés et la suite

La mission réunit plus de dix ans de recherche sur l’énergie solaire et de développement satellitaire. Les principales dates témoignent de cette progression :

• 2011 : lancement de X-SAT, le premier satellite construit localement à Singapour.
• 2013 : des chercheurs de la NTU publient dans Science des résultats sur le transport des charges électriques dans les matériaux à pérovskite.
• À partir de 2022 : Singapour affecte 210 millions de dollars singapouriens au Space Technology Development Programme.
• 2023 : la NTU envoie des cellules à pérovskite à bord d’ARCADE ; VELOX-AM est lancé en juillet.
• 2024 : Singfilm fait état d’un rendement de conversion de 22,6 % pour un panneau solaire, et le gouvernement obtient 60 millions de dollars singapouriens supplémentaires pour le développement des technologies spatiales.
• Août 2026 : VELOX-AM quitte son orbite après avoir achevé sa mission, selon la NTU.
• 1er octobre en Californie, 2 octobre à Singapour : lancement de CRIMSON-1 pour une mission prévue d’un an.

Le communiqué de la NTU indique le jour et le mois du lancement, mais ne précise pas explicitement l’année. Les dates du 1er et du 2 octobre reflètent le décalage horaire entre la Californie et Singapour, et non deux lancements distincts.

La prochaine étape importante sera la réception des données de performance. Aucune date n’a été annoncée pour la publication des premiers résultats, et aucun calendrier n’a été communiqué pour le suivi de la dégradation des cellules solaires, de la précision de l’IA ou de la consommation électrique du système informatique.

Parallèlement, la NTU et l’entreprise technologique japonaise Fusic étudient des systèmes d’IA au sol pour planifier les missions, répartir l’utilisation des stations terrestres, assurer les opérations courantes et détecter plus tôt les problèmes techniques. Ces travaux portent sur la gestion des satellites depuis la Terre, tandis que CRIMSON-1 teste le traitement d’images à bord d’un engin spatial.

Points clés

• CRIMSON-1 est le 14e satellite de la NTU : cet engin spatial de 5 kg a été déployé à environ 520 km au-dessus de la Terre.
• La mission prévue pour un an teste des cellules solaires à pérovskite et le traitement d’images par IA.
• Les panneaux en arséniure de gallium fournissent l’essentiel de l’énergie du satellite ; les cellules à pérovskite sont des charges utiles expérimentales.
• Le module flexible de Singfilm utilise du verre ultrafin. La NTU avait déjà testé des cellules à pérovskite à bord d’ARCADE en 2023.
• Les chercheurs mesureront la durabilité et la production des cellules solaires, ainsi que la gestion de la chaleur et la consommation électrique du système informatique.
• Le Space Access Programme de Singapour soutient la mission dans le cadre d’un engagement de 210 millions de dollars singapouriens pour le développement des technologies spatiales depuis 2022.
• Aucun résultat des essais en orbite ni aucune date de publication des premiers résultats n’ont été annoncés.