CRIMSON-1 Singapura Meluncurkan Sel Surya Perovskit dan AI ke Orbit

Satelit 5 kg menguji dua teknologi

Satelit CRIMSON-1 milik Singapura menguji sel surya perovskit fleksibel dan kecerdasan buatan sekitar 520 km di atas Bumi, membawa dua teknologi laboratorium ke lingkungan dengan keterbatasan ketat pada daya, panas, dan kapasitas komunikasi. Wahana antariksa ini berbobot 5 kg, berukuran 30 cm x 10 cm x 10 cm, dan dirancang untuk menjalankan misi selama satu tahun.

Nanyang Technological University, Singapore (NTU) mengumumkan bahwa satelitnya yang ke-14 diluncurkan menggunakan roket SpaceX Falcon 9 dalam misi Transporter-18 dari Vandenberg Space Force Base di California. Peluncuran berlangsung pada 1 Oktober waktu California, yang bertepatan dengan 2 Oktober di Singapura. CRIMSON-1 dilepaskan sekitar 55 menit setelah lepas landas, bersama 130 wahana antariksa yang dibawa roket tersebut.

Misi ini mencakup dua eksperimen berbeda. Eksperimen pertama akan mengukur ketahanan dan keluaran listrik sel surya perovskit yang dikembangkan para peneliti NTU bersama Singfilm Solar, perusahaan rintisan dari National University of Singapore (NUS). Eksperimen kedua akan memproses citra satelit di dalam wahana, untuk menguji apakah AI dapat mengidentifikasi informasi berguna sebelum citra dikirim ke Bumi.

Pembedaan pentingnya adalah sel perovskit eksperimental tersebut bukan sumber daya utama satelit. Panel galium arsenida konvensional memasok daya CRIMSON-1 selama sel baru itu diuji bersamanya. Peluncuran eksperimen ini membuka kesempatan untuk mengumpulkan bukti, bukan membuktikan bahwa perovskit siap menggantikan sistem daya wahana antariksa yang ada.

Dalam pengumuman misi CRIMSON-1, NTU menyatakan para peneliti akan mengkaji kinerja surya di orbit serta pengelolaan panas dan konsumsi daya sistem komputasi saat menjalankan beban kerja berat. Hasil eksperimen tersebut belum diumumkan.

Apa yang membedakan modul surya ini?

Perovskit adalah material dengan struktur kristal tertentu yang dapat digunakan untuk mengubah sinar matahari menjadi listrik. Daya tariknya dalam konteks ini adalah kemungkinan membuat sel surya yang efisien, tipis, ringan, dan diproduksi menggunakan material yang tersedia luas. Untuk wahana antariksa, pengurangan massa sistem daya dapat menyediakan kapasitas lebih besar bagi peralatan lain.

Modul eksperimental Singfilm Solar bersifat fleksibel dan dibuat di atas kaca ultra tipis. Hou Yi, asisten profesor NUS sekaligus pendiri perusahaan itu, menyebut CRIMSON-1 sebagai penerbangan antariksa pertama modul fleksibel tersebut dan penerbangan pertama modul surya buatan Singapura di orbit. Menurut NTU, misi ini juga menjadi penerbangan antariksa pertama teknologi Singfilm.

Klaim-klaim tersebut perlu dibedakan antara sel surya individual dan modul, yakni susunan sel yang dirancang untuk bekerja bersama. NTU sebelumnya menerbangkan sel perovskit dalam satelit ARCADE pada 2023. Karena itu, CRIMSON-1 tidak tepat disebut sebagai upaya pertama universitas tersebut menguji sel perovskit apa pun di luar angkasa.

Eksperimen baru ini memperluas pengujian tersebut ke modul fleksibel dan teknologi yang dikembangkan bersama Singfilm. Nilainya akan bergantung pada hasil pengukuran dari orbit, termasuk apakah modul dapat mempertahankan keluaran listrik yang berguna setelah peluncuran dan paparan berkepanjangan terhadap kondisi antariksa.

Mengapa ketahanan sama pentingnya dengan efisiensi

Sel surya untuk penggunaan di luar angkasa harus bertahan menghadapi dua ujian yang sangat berbeda: tekanan mekanis saat peluncuran roket dan kondisi operasi setelahnya. CRIMSON-1 akan menilai ketahanan fisik, efisiensi konversi, dan pembangkitan daya listrik aktual di orbit rendah Bumi.

Penilaian yang direncanakan mencakup paparan radiasi, vakum, dan siklus termal. Siklus termal berarti perubahan suhu berulang saat wahana melintasi kondisi pencahayaan yang berbeda. Perubahan semacam itu dapat menekan material dan sambungannya, sementara radiasi dapat memengaruhi sel surya maupun perangkat elektronik.

Wakil Presiden sekaligus Rektor NTU, Profesor Christian Wolfrum, mengatakan misi ini membawa riset surya dan komputasi AI ke lingkungan yang diperlukan untuk memastikan keduanya berfungsi sebagaimana mestinya:

Teknologi ini hanya dapat divalidasi dalam kondisi antariksa yang sebenarnya, dan inilah yang telah dilakukan program satelit NTU selama tiga dekade. CRIMSON-1 adalah misi kami yang ke-14.

Pengujian selama setahun ditujukan untuk menghasilkan bukti kinerja dari waktu ke waktu, bukan sekadar satu pengukuran yang diambil tak lama setelah penempatan di orbit. NTU belum mengumumkan target numerik untuk keluaran daya yang dapat diterima, penurunan efisiensi, atau degradasi material.

Argumen biaya masih membutuhkan bukti dari orbit

Daya tarik finansial perovskit cukup besar, tetapi masih berupa potensi, bukan penghematan yang telah dibuktikan oleh misi ini. Harga sel surya galium arsenida yang digunakan di luar angkasa dilaporkan berkisar US$250 hingga US$450 per watt. Sel silikon konvensional yang digunakan di Bumi berharga kurang dari US$1 per watt.

Berdasarkan angka tersebut, harga galium arsenida yang dikutip lebih dari 250 hingga 450 kali patokan silikon. Perbandingan itu menggambarkan kesenjangan biaya antara kedua teknologi, tetapi bukan perbandingan langsung antara produk yang dapat saling menggantikan. Harga sel untuk penggunaan di Bumi yang rendah tidak membuktikan bahwa sel tersebut dapat memenuhi persyaratan operasi wahana antariksa.

Harga produksi per watt untuk modul perovskit di dalam CRIMSON-1 belum diungkapkan. Karena itu, misi ini belum dapat menjadi dasar untuk menghitung berapa banyak biaya yang dapat dihemat operator satelit dengan mengadopsinya. Keandalan, keluaran daya yang dapat digunakan, dan biaya integrasi juga akan menjadi pertimbangan.

Singfilm melaporkan efisiensi konversi daya sebesar 22,6% untuk panel surya perovskit pada 2024. Efisiensi konversi menunjukkan proporsi sinar matahari yang masuk dan diubah menjadi listrik. Angka itu memberi gambaran tentang pengembangan teknologi perusahaan, tetapi bukan hasil pengukuran di orbit atau hasil kinerja yang dinyatakan untuk muatan CRIMSON-1.

Riset NTU di bidang ini dimulai dari makalah tahun 2013 di Science yang menunjukkan bahwa muatan listrik dapat bergerak dalam jarak yang luar biasa jauh melalui material perovskit. Temuan itu membantu menjelaskan efisiensi suryanya yang tinggi. Riset berikutnya beralih ke modul yang lebih besar dan prototipe yang dirancang untuk meningkatkan kinerja dan stabilitas. Kini CRIMSON-1 menguji apakah teknologi itu dapat mempertahankan sifat-sifatnya yang berguna di luar laboratorium.

AI akan memilih citra berguna sebelum dikirim

CRIMSON-1 disebut sebagai nanosatelit pertama Singapura yang dilengkapi AI. Eksperimen komputasinya akan menganalisis dan menyaring citra di dalam wahana, termasuk memilih citra yang bebas awan serta mengidentifikasi potensi kebakaran hutan atau tumpahan minyak.

Ini adalah AI tepi, yakni komputasi yang dilakukan dekat dengan lokasi pengumpulan data alih-alih mengirim semua informasi mentah ke komputer yang jauh. Dalam hal ini, wahana satelit itu sendiri menjadi lokasi pemrosesan. Manfaat yang dituju adalah mengirim citra berguna atau peringatan tentang kemungkinan kejadian, alih-alih mengirim setiap citra untuk diperiksa oleh orang-orang di Bumi.

Kapasitas komunikasi satelit terbatas. Penyaringan citra di orbit dapat mengurangi volume data mentah yang dikirim dan jumlah penyortiran manual yang diperlukan di darat. Misi ini menguji pendekatan tersebut, bukan mengumumkan layanan deteksi bencana yang telah terbukti.

Akurasi deteksi, tingkat peringatan keliru, atau pengurangan terukur dalam data yang dikirim belum diumumkan. Indikasi AI tentang kemungkinan kebakaran atau tumpahan bukanlah hal yang sama dengan kejadian yang telah dikonfirmasi. Hasil eksperimen diperlukan untuk menilai apakah pilihan sistem itu cukup andal untuk penggunaan operasional.

Komputasi menambah kebutuhan daya dan panas

Memproses citra di dalam wahana antariksa kecil menciptakan kompromi. Mengirim lebih sedikit informasi ke Bumi dapat menghemat kapasitas komunikasi, tetapi menjalankan AI menggunakan listrik dan menghasilkan panas. Para peneliti CRIMSON-1 akan mengkaji bagaimana sistem komputasi mengelola kedua hal tersebut saat menjalankan beban kerja berat.

Pengelolaan panas sangat penting dalam kondisi vakum, ketika wahana antariksa tidak dapat mendinginkan diri melalui udara di sekelilingnya seperti komputer di Bumi. Desainnya harus menyalurkan panas melalui strukturnya dan melepaskannya melalui radiasi. Eksperimen ini akan membantu memastikan bagaimana perangkat keras komputasi yang dipilih beroperasi di lingkungan tersebut.

Karena itu, pengujian surya dan komputasi membahas kendala rekayasa yang saling berkaitan, meskipun keduanya tetap merupakan eksperimen terpisah. Wahana antariksa pada masa depan yang menggunakan lebih banyak komputasi di dalamnya akan membutuhkan sistem daya yang mampu mendukungnya. CRIMSON-1 menguji teknologi surya potensial untuk masa depan dengan menggunakan panel yang sudah mapan untuk memasok daya operasionalnya sendiri.

Hou menyebut pasokan daya surya untuk satelit masa depan dan kemungkinan pusat data AI di luar angkasa sebagai bidang yang dapat dieksplorasi lebih lanjut. CRIMSON-1 sendiri bukan pusat data AI operasional, dan misinya tidak membuktikan bahwa modul perovskit dapat memasok daya untuk fasilitas semacam itu. Perannya adalah menghasilkan pengukuran yang dapat menjadi bahan pertimbangan bagi desain berikutnya.

Siapa yang membangun, meluncurkan, dan mendukung misi ini?

Pusat Riset Satelit NTU memimpin misi ini, dengan menyatukan rekayasa wahana antariksa, persiapan peluncuran, kendali misi, dan operasi di orbit. NTU menyatakan para penelitinya bekerja sama dengan integrator peluncuran Exolaunch, yang menyediakan kapasitas peluncuran, manajemen misi, integrasi, dan layanan penempatan. CRIMSON-1 ditempatkan menggunakan sistem EXOpod Nova milik Exolaunch.

Laporan berbeda dalam menjelaskan pihak yang membangun wahana antariksa ini. Salah satunya menyebut perusahaan Singapura Satoro Space sebagai pembangun, dengan teknologi AI NTU dan sel surya eksperimental yang dipasang pada wahana. Laporan lain menyebut Pusat Riset Satelit NTU sebagai pembangunnya. Pengumuman NTU menyebut pusat tersebut sebagai pemimpin misi dan menyatakan bahwa mitra industri lokal turut berpartisipasi, tetapi tidak merinci pembagian pekerjaan fabrikasi.

Infocomm Media Development Authority (IMDA) mendukung misi ini dengan mengamankan sumber daya spektrum satelit dan orbit melalui International Telecommunication Union. Spektrum mengacu pada frekuensi radio yang digunakan untuk komunikasi antara satelit dan stasiun di Bumi.

Rekam jejak universitas ini mencakup peluncuran X-SAT pada 2011, satelit pertama Singapura yang dibangun secara lokal. Misi ke-13, VELOX-AM, diluncurkan pada Juli 2023 dan, menurut NTU, menyelesaikan misinya lalu turun dari orbit pada Agustus 2026. CRIMSON-1 melanjutkan program pembangunan, pengujian, dan pengoperasian wahana antariksa tersebut.

Program pendanaan Singapura menghubungkan pengembangan dengan pengujian di luar angkasa

CRIMSON-1 termasuk di antara proyek pertama yang didukung National Space Agency of Singapore (NSAS) melalui Space Access Programme. Program tersebut berada di bawah Space Technology Development Programme, yang di dalamnya Singapura telah mengalokasikan S$210 juta sejak 2022 untuk riset antariksa dan pengembangan kapabilitas nasional.

Halaman Space Technology Development Programme pemerintah, yang diperbarui pada 17 Maret 2026, menyatakan bahwa Office for Space Technology and Industry memperoleh tambahan S$60 juta pada 2024. Halaman tersebut menjelaskan bahwa STDP 2.0 berlanjut mulai 2025. Halaman itu tidak menyatakan bahwa S$60 juta tersebut perlu ditambahkan sekali lagi ke S$210 juta yang disebutkan untuk program ini.

Program ini memiliki tiga kategori pendanaan: pengembangan teknologi, validasi dan eksperimen, serta akses ke luar angkasa. Kategori terakhir mendukung pengujian untuk membangun rekam jejak penerbangan, yaitu catatan terdokumentasi tentang teknologi yang beroperasi di luar angkasa. Sel surya, material canggih, sistem komputasi, dan muatan lainnya disebut sebagai contoh.

Universitas, lembaga riset, dan mitra industri lokal dapat mengajukan permohonan. Entitas asing harus mencari mitra lokal. Penginderaan jauh dan komunikasi satelit menjadi bidang prioritas, sementara NSAS juga menjajaki layanan wahana antariksa di orbit, manufaktur di luar angkasa, dan ilmu hayati antariksa.

Bagi CRIMSON-1, rekam jejak penerbangan menghubungkan riset dengan kemungkinan adopsi komersial. Peluncuran yang berhasil adalah satu tonggak. Bukti bahwa modul atau sistem komputasi terus berfungsi dalam kondisi orbit merupakan tonggak terpisah yang dapat dinilai calon pelanggan.

Tonggak pencapaian dan langkah selanjutnya

Misi ini menyatukan lebih dari satu dekade riset surya dan pengembangan satelit. Tanggal-tanggal utama menunjukkan perkembangannya:

• 2011: X-SAT, satelit pertama Singapura yang dibangun secara lokal, diluncurkan.
• 2013: Peneliti NTU menerbitkan temuan tentang perpindahan muatan listrik melalui material perovskit di Science.
• Sejak 2022: Singapura mengalokasikan S$210 juta untuk Space Technology Development Programme.
• 2023: NTU menerbangkan sel perovskit dalam ARCADE; VELOX-AM diluncurkan pada Juli.
• 2024: Singfilm melaporkan efisiensi konversi panel surya sebesar 22,6%, dan pemerintah memperoleh tambahan S$60 juta untuk pengembangan teknologi antariksa.
• Agustus 2026: VELOX-AM turun dari orbit setelah menyelesaikan misinya, menurut NTU.
• 1 Oktober di California, 2 Oktober di Singapura: CRIMSON-1 diluncurkan untuk misi yang direncanakan berlangsung selama satu tahun.

Pengumuman NTU menyebutkan hari dan bulan peluncuran tanpa secara eksplisit mencantumkan tahun. Tanggal 1 Oktober dan 2 Oktober mencerminkan perbedaan waktu antara California dan Singapura, bukan dua peluncuran terpisah.

Tonggak penting berikutnya adalah diterimanya data kinerja. Belum ada tanggal yang diumumkan untuk perilisan hasil awal, maupun jadwal publikasi tentang degradasi surya, akurasi AI, atau konsumsi daya komputasi.

Secara terpisah, NTU dan perusahaan teknologi Jepang Fusic sedang menjajaki sistem AI di darat untuk penjadwalan misi, alokasi stasiun bumi, operasi rutin, dan deteksi dini masalah teknis. Pekerjaan tersebut menangani pengelolaan satelit dari Bumi, sedangkan CRIMSON-1 menguji pemrosesan citra di dalam wahana antariksa.

Poin Utama

• CRIMSON-1 adalah satelit ke-14 NTU, wahana antariksa berbobot 5 kg yang ditempatkan sekitar 520 km di atas Bumi.
• Misi yang direncanakan berlangsung selama satu tahun ini menguji sel surya perovskit sekaligus pemrosesan citra berbasis AI.
• Panel galium arsenida memasok daya utama satelit; sel perovskit merupakan muatan eksperimental.
• Modul fleksibel Singfilm menggunakan kaca ultra tipis. NTU sebelumnya menguji sel perovskit dalam ARCADE pada 2023.
• Para peneliti akan mengukur ketahanan dan keluaran surya, serta pengelolaan panas dan penggunaan listrik sistem komputasi.
• Space Access Programme Singapura mendukung misi ini sebagai bagian dari komitmen S$210 juta untuk pengembangan teknologi antariksa sejak 2022.
• Hasil kinerja di orbit dan tanggal publikasi awal belum diumumkan.