O satélite CRIMSON-1 de Singapura leva células solares de perovskita e IA para a órbita

Um satélite de 5 kg põe duas tecnologias à prova

O satélite CRIMSON-1 de Singapura está a testar células solares flexíveis de perovskita e inteligência artificial a cerca de 520 km acima da Terra, levando duas tecnologias de laboratório para um ambiente onde a energia, o calor e a capacidade de comunicação são fortemente limitados. A nave espacial pesa 5 kg, mede 30 cm por 10 cm por 10 cm e foi concebida para uma missão com a duração de um ano.

A Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura (NTU), anunciou que o seu 14.º satélite foi lançado a bordo de um foguetão Falcon 9 da SpaceX, na missão Transporter-18, a partir da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia. O lançamento teve lugar a 1 de outubro na Califórnia, data que correspondeu a 2 de outubro em Singapura. O CRIMSON-1 foi colocado em órbita cerca de 55 minutos após a descolagem, entre os 130 veículos espaciais transportados pelo foguetão.

A missão inclui duas experiências distintas. Uma irá medir a durabilidade e a produção de eletricidade das células solares de perovskita desenvolvidas por investigadores da NTU e pela Singfilm Solar, uma empresa criada a partir da Universidade Nacional de Singapura (NUS). A outra irá processar imagens de satélite a bordo da nave espacial, testando se a IA consegue identificar informações úteis antes de estas serem transmitidas para a Terra.

É fundamental distinguir que as células experimentais de perovskita não constituem a principal fonte de energia do satélite. O CRIMSON-1 é alimentado por painéis convencionais de arsenieto de gálio, enquanto as novas células são testadas em paralelo. O lançamento permite recolher dados, mas não prova que as perovskitas estejam prontas para substituir os sistemas de energia existentes nas naves espaciais.

No anúncio da missão CRIMSON-1, a NTU afirma que os investigadores irão analisar tanto o desempenho solar em órbita como a gestão térmica e o consumo de energia do sistema informático sob cargas de trabalho intensas. Ainda não foram anunciados resultados destas experiências.

O que distingue este módulo solar?

As perovskitas são materiais com uma estrutura cristalina específica que podem ser utilizados para converter luz solar em eletricidade. O seu interesse reside na possibilidade de produzir células solares eficientes, finas e leves, com materiais amplamente disponíveis. Nas naves espaciais, reduzir a massa do sistema de energia pode libertar capacidade para outros equipamentos.

O módulo experimental da Singfilm Solar é flexível e assenta em vidro ultrafino. Hou Yi, professor assistente da NUS e fundador da empresa, descreve o CRIMSON-1 como o primeiro voo espacial deste módulo flexível e a primeira utilização em órbita de um módulo solar fabricado em Singapura. Segundo a NTU, a missão marca também o primeiro voo espacial da tecnologia da Singfilm.

Estas afirmações exigem uma distinção entre células solares individuais e um módulo, que é um conjunto de células concebidas para funcionar em conjunto. Em 2023, a NTU já tinha enviado células de perovskita a bordo do seu satélite ARCADE. Por isso, não se deve descrever o CRIMSON-1 como a primeira tentativa da universidade de testar células de perovskita no espaço.

A nova experiência alarga esse trabalho a um módulo flexível e à tecnologia desenvolvida com a Singfilm. O seu valor dependerá das medições recolhidas em órbita, incluindo se o módulo mantém uma produção útil de eletricidade após o lançamento e uma exposição prolongada às condições espaciais.

A durabilidade é tão importante como a eficiência

As células solares destinadas ao espaço têm de resistir a dois testes muito diferentes: às tensões mecânicas do lançamento de um foguetão e às condições de funcionamento que encontram depois. O CRIMSON-1 irá avaliar a durabilidade física, a eficiência de conversão e a produção efetiva de energia elétrica em órbita terrestre baixa.

A avaliação prevista inclui a exposição à radiação, ao vácuo e a ciclos térmicos. Estes consistem em variações repetidas de temperatura à medida que a nave espacial atravessa diferentes condições de iluminação. Essas variações podem exercer pressão sobre os materiais e as suas ligações, enquanto a radiação pode afetar tanto as células solares como os componentes eletrónicos.

Christian Wolfrum, vice-presidente e reitor da NTU, afirmou que a missão leva a investigação solar e a computação com IA para o contexto necessário para determinar se funcionam como previsto:

Estas tecnologias só podem ser validadas em condições espaciais reais, e é isso que o programa de satélites da NTU tem feito há três décadas. O CRIMSON-1 é a nossa 14.ª missão.

O ano de testes destina-se a fornecer dados sobre o desempenho ao longo do tempo, em vez de uma única medição feita pouco depois da entrada em órbita. A NTU não anunciou metas numéricas para a produção de energia aceitável, a perda de eficiência ou a degradação dos materiais.

O argumento dos custos precisa de provas em órbita

A vantagem financeira das perovskitas é considerável, mas continua a ser uma possibilidade, não uma poupança demonstrada por esta missão. Os preços indicados para células solares de arsenieto de gálio utilizadas no espaço situam-se entre 250 e 450 dólares norte-americanos por watt. As células convencionais de silício utilizadas na Terra custam menos de 1 dólar por watt.

Com base nestes valores, os preços citados para o arsenieto de gálio são mais de 250 a 450 vezes superiores ao valor de referência do silício. A comparação ilustra a diferença de custos entre as tecnologias, mas não compara diretamente produtos intercambiáveis. O baixo preço de uma célula terrestre não demonstra que esta consiga cumprir os requisitos de funcionamento de uma nave espacial.

Não foi divulgado qualquer custo de fabrico por watt para o módulo de perovskita a bordo do CRIMSON-1. Por isso, a missão ainda não permite calcular quanto dinheiro um operador de satélites pouparia ao adotá-lo. A fiabilidade, a produção de energia utilizável e os custos de integração também seriam relevantes.

Em 2024, a Singfilm indicou uma eficiência de conversão de energia de 22,6% para um painel solar de perovskita. A eficiência de conversão mede a proporção da luz solar incidente que é transformada em eletricidade. Este valor dá contexto ao trabalho de desenvolvimento da empresa, mas não é uma medição em órbita nem um resultado de desempenho anunciado para a carga útil do CRIMSON-1.

A investigação da NTU nesta área remonta a um artigo publicado na revista Science em 2013, que demonstrou que as cargas elétricas podiam percorrer distâncias invulgarmente longas através de materiais de perovskita. Essa descoberta ajudou a explicar a sua elevada eficiência solar. O trabalho posterior avançou para módulos maiores e protótipos destinados a melhorar o desempenho e a estabilidade. O CRIMSON-1 testa agora se a tecnologia consegue manter propriedades úteis para além do laboratório.

A IA irá selecionar imagens úteis antes da transmissão

O CRIMSON-1 é apresentado como o primeiro nanosatélite de Singapura equipado com IA. A experiência informática irá analisar e filtrar imagens a bordo da nave espacial, incluindo a seleção de imagens sem nuvens e a identificação de possíveis incêndios florestais ou derrames de petróleo.

Trata-se de IA de periferia: processamento realizado perto do local onde os dados são recolhidos, em vez de enviar toda a informação em bruto para um computador distante. Neste caso, a periferia é o próprio satélite. O objetivo é transmitir imagens úteis ou alertas sobre possíveis ocorrências, em vez de enviar todas as imagens para serem analisadas por pessoas na Terra.

As comunicações por satélite têm capacidade limitada. Filtrar imagens em órbita poderá reduzir o volume de dados em bruto transmitidos e a quantidade de triagem manual necessária em terra. A missão está a testar esta abordagem, não a anunciar um serviço comprovado de deteção de catástrofes.

Não foram anunciados dados sobre a precisão das deteções, a taxa de falsos alertas ou a redução medida do volume de dados transmitidos. Um alerta da IA sobre um possível incêndio ou derrame não equivale à confirmação de uma ocorrência. Serão necessários os resultados da experiência para avaliar se as seleções são suficientemente fiáveis para uso operacional.

A computação também exige energia e gera calor

O processamento de imagens a bordo de uma pequena nave espacial implica uma escolha entre vantagens e custos. Enviar menos informação para a Terra pode poupar capacidade de comunicação, mas a execução de IA consome eletricidade e produz calor. Os investigadores do CRIMSON-1 irão analisar a forma como o sistema informático gere ambos sob cargas de trabalho intensas.

A gestão térmica é especialmente relevante no vácuo, onde uma nave espacial não pode arrefecer através do ar circundante, como acontece com um computador na Terra. A conceção tem de encaminhar o calor através da estrutura e libertá-lo por radiação. A experiência ajudará a determinar como o equipamento informático escolhido funciona nesse ambiente.

Os testes solares e de computação abordam, assim, limitações de engenharia relacionadas, embora continuem a ser experiências distintas. As futuras naves espaciais que utilizem mais processamento a bordo precisarão de sistemas de energia capazes de o suportar. O CRIMSON-1 está a testar uma possível tecnologia solar futura, mas utiliza painéis já estabelecidos para alimentar o seu próprio funcionamento.

Hou apontou a energia solar para futuros satélites e possíveis centros de dados de IA no espaço como áreas a explorar. O CRIMSON-1 não é, por si só, um centro de dados operacional com IA, e a sua missão não demonstra que o módulo de perovskita possa alimentar um. A sua função é recolher medições que possam orientar conceções futuras.

Quem construiu, colocou em órbita e viabilizou a missão?

O Centro de Investigação de Satélites da NTU lidera a missão, reunindo engenharia espacial, preparação do lançamento, controlo da missão e operações em órbita. A NTU afirma que os seus investigadores trabalharam com a integradora de lançamentos Exolaunch, que forneceu capacidade de lançamento, gestão da missão, integração e serviços de colocação em órbita. O CRIMSON-1 foi colocado em órbita através do sistema EXOpod Nova da Exolaunch.

As notícias divergem quanto à construção da nave espacial. Uma identifica a empresa singapurense Satoro Space como responsável pela construção, com a tecnologia de IA da NTU e as células solares experimentais integradas na nave. Outra atribui a construção ao Centro de Investigação de Satélites da NTU. O anúncio da NTU identifica o centro como líder da missão e refere a participação de parceiros locais da indústria, mas não detalha a divisão do trabalho de fabrico.

A Autoridade para o Desenvolvimento dos Meios de Comunicação e da Informação (IMDA) apoiou a missão ao garantir espectro de satélite e recursos orbitais através da União Internacional das Telecomunicações. O espectro refere-se às radiofrequências utilizadas nas comunicações entre um satélite e as estações na Terra.

O percurso da universidade inclui o lançamento, em 2011, do X-SAT, o primeiro satélite construído localmente em Singapura. A sua 13.ª missão, VELOX-AM, foi lançada em julho de 2023 e, segundo a NTU, concluiu a missão e saiu de órbita em agosto de 2026. O CRIMSON-1 dá continuidade a esse programa de construção, teste e operação de naves espaciais.

O programa de financiamento de Singapura liga o desenvolvimento aos testes no espaço

O CRIMSON-1 está entre os primeiros projetos apoiados pela Agência Espacial Nacional de Singapura (NSAS) através do Programa de Acesso ao Espaço. Este programa integra o Programa de Desenvolvimento de Tecnologia Espacial, ao abrigo do qual Singapura reservou 210 milhões de dólares de Singapura desde 2022 para a investigação espacial e o desenvolvimento de capacidades nacionais.

A página do governo sobre o Programa de Desenvolvimento de Tecnologia Espacial, atualizada a 17 de março de 2026, indica que o Gabinete para a Tecnologia e a Indústria Espaciais garantiu mais 60 milhões de dólares de Singapura em 2024. A página descreve o STDP 2.0 como uma continuação do programa a partir de 2025. Não indica que estes 60 milhões devam ser somados novamente aos 210 milhões de dólares de Singapura referidos para o programa.

O programa tem três categorias de financiamento: desenvolvimento tecnológico, validação e experimentação, e acesso ao espaço. A última apoia testes que estabelecem um historial de voo, ou seja, um registo documentado do funcionamento de uma tecnologia no espaço. As células solares, os materiais avançados, os sistemas informáticos e outras cargas úteis são apresentados como exemplos.

As universidades locais, as instituições de investigação e os parceiros da indústria podem candidatar-se. As entidades estrangeiras têm de procurar parceiros locais. A observação remota e as comunicações por satélite são áreas prioritárias, enquanto a NSAS também está a explorar a manutenção de naves espaciais em órbita, o fabrico no espaço e as ciências da vida espacial.

No caso do CRIMSON-1, o historial de voo estabelece a ligação entre a investigação e uma possível adoção comercial. Concluir um lançamento é um marco. Demonstrar que um módulo ou sistema informático continua a funcionar em condições orbitais é outro marco, que os potenciais clientes podem avaliar.

Marcos e próximos passos

A missão reúne mais de uma década de investigação solar e desenvolvimento de satélites. As principais datas mostram essa evolução:

• 2011: foi lançado o X-SAT, o primeiro satélite construído localmente em Singapura.
• 2013: investigadores da NTU publicaram na Science resultados sobre o transporte de cargas elétricas através de materiais de perovskita.
• A partir de 2022: Singapura reservou 210 milhões de dólares de Singapura para o Programa de Desenvolvimento de Tecnologia Espacial.
• 2023: a NTU enviou células de perovskita a bordo do ARCADE; o VELOX-AM foi lançado em julho.
• 2024: a Singfilm indicou uma eficiência de conversão de 22,6% para um painel solar, e o governo garantiu mais 60 milhões de dólares de Singapura para o desenvolvimento de tecnologia espacial.
• Agosto de 2026: o VELOX-AM saiu de órbita após concluir a missão, segundo a NTU.
• 1 de outubro na Califórnia, 2 de outubro em Singapura: lançamento do CRIMSON-1 para uma missão prevista de um ano.

O anúncio da NTU indica o dia e o mês do lançamento, sem especificar expressamente o ano. As datas de 1 e 2 de outubro refletem a diferença horária entre a Califórnia e Singapura, e não dois lançamentos distintos.

O próximo marco relevante será a obtenção de dados sobre o desempenho. Não foi anunciada uma data para a divulgação dos primeiros resultados, nem um calendário publicado para comunicar a degradação solar, a precisão da IA ou o consumo de energia da computação.

Separadamente, a NTU e a empresa tecnológica japonesa Fusic estão a explorar sistemas de IA em terra para o planeamento das missões, a afetação de estações terrestres, as operações de rotina e a deteção mais precoce de problemas técnicos. Esse trabalho diz respeito à gestão de satélites a partir da Terra, enquanto o CRIMSON-1 testa o processamento de imagens a bordo de uma nave espacial.

Principais pontos

• O CRIMSON-1 é o 14.º satélite da NTU, uma nave espacial de 5 kg colocada em órbita a cerca de 520 km acima da Terra.
• A missão prevista dura um ano e testa células solares de perovskita e o processamento de imagens com IA.
• Os painéis de arsenieto de gálio fornecem a principal fonte de energia do satélite; as células de perovskita são cargas úteis experimentais.
• O módulo flexível da Singfilm utiliza vidro ultrafino. Em 2023, a NTU já tinha testado células de perovskita a bordo do ARCADE.
• Os investigadores irão medir a durabilidade e a produção solar, além da gestão térmica e do consumo de eletricidade do sistema informático.
• O Programa de Acesso ao Espaço de Singapura apoia a missão, no âmbito de um compromisso de 210 milhões de dólares de Singapura para o desenvolvimento de tecnologia espacial desde 2022.
• Ainda não foram anunciados resultados de desempenho em órbita nem uma data para a divulgação inicial.