Membuka Lembaran Baharu di Orbit
Singapura sedang bersiap untuk melancarkan nanosatelit pertama negara itu yang dikuasakan kecerdasan buatan pada 2026, menandakan detik penting dalam usaha negara kota itu untuk menjadi kuasa berdaya saing dalam ekonomi angkasa lepas global. Kapal angkasa padat itu, kira-kira sebesar kotak kasut, akan dilengkapi keupayaan pengkomputeran pinggir canggih yang membolehkannya menganalisis imej dan menapis data ketika mengorbit 500 kilometer di atas Bumi. Ia hanya akan menghantar maklumat penting kembali ke stesen bumi, bukan imej mentah yang belum diproses.
Kandungan
Misi ini merupakan projek sulung di bawah Program Akses Angkasa Lepas Singapura, komponen penting Program Pembangunan Teknologi Angkasa Lepas negara yang disokong lebih S$200 juta dana kerajaan yang diperuntukkan sejak 2022. Inisiatif ini menandakan peralihan strategik ke arah satelit yang lebih kecil dan pintar, yang memproses maklumat di orbit dan bukannya sekadar mengumpulkan data bergantung pada kuasa pengkomputeran berasaskan bumi.
Pusat Penyelidikan Satelit di Universiti Teknologi Nanyang (NTU) menerajui projek ini dengan kerjasama firma teknologi angkasa lepas tempatan, Satoro Space, untuk membina nanosatelit 3U itu. Kapal angkasa format CubeSat ini berukuran hanya 30 sentimeter kali 10 sentimeter kali 10 sentimeter dan beratnya kurang daripada 5 kilogram. Ia dijangka mengubah cara data bergerak antara angkasa lepas dengan Bumi, sekali gus berpotensi mentransformasikan aplikasi daripada tindak balas bencana hingga pemantauan alam sekitar, sambil memperlihatkan peningkatan keupayaan kendiri teknikal Singapura dalam sistem angkasa lepas.
Kecerdasan di Sebalik Misi
Satelit tradisional berfungsi seperti kamera digital dengan storan luaran, merakam sejumlah besar imej mentah dan menghantar semuanya ke Bumi untuk diproses. Pendekatan ini menimbulkan kesesakan ketara yang mengehadkan keberkesanan operasi. Satelit di orbit rendah Bumi hanya dapat berhubung dengan stesen bumi selama kira-kira 10 minit bagi setiap lintasan orbit 100 minit. Imej satelit mentah pula boleh mencecah gigabait setiap hari, membebankan lebar jalur yang terhad dan menyebabkan kelewatan antara rakaman imej dengan maklumat yang boleh diambil tindakan.
Satelit baharu berkuasa AI ini menangani kekangan tersebut menerusi pengkomputeran pinggir, iaitu pendekatan yang memproses data terus di sumbernya dan bukannya menghantar maklumat mentah ke pelayan jauh. Kecerdasan buatan di dalam satelit akan menganalisis imej dalam masa nyata, membezakan pemandangan yang dilitupi awan daripada pemandangan yang jelas, mengenal pasti kejadian mendesak seperti kebakaran hutan atau tumpahan minyak, serta menghantar maklumat yang boleh diambil tindakan sahaja dan bukannya lambakan data yang besar.
Pengarah eksekutif SaRC, Lim Wee Seng, menjelaskan kelebihan operasi pendekatan ini.
Daripada menghantar semuanya kembali ke Bumi, satelit ini boleh membuat keputusan di dalamnya, menapis, menganalisis dan menghantar maklumat, bukan sekadar data mentah. Ini mengurangkan kependaman dengan ketara dan menjadikan sistem angkasa lepas jauh lebih cekap. Satelit pintar boleh menentukan sendiri perkara yang penting, bagi memastikan lebar jalur angkasa lepas yang berharga digunakan untuk menyampaikan jawapan, bukan gangguan.
Kesan praktikalnya amat besar. Daripada memuat turun ratusan megabait atau gigabait imej mentah, satelit itu boleh menghantar output padat, termasuk koordinat utama, ringkasan analisis imej dan petikan imej terpilih yang jumlahnya hanya beberapa kilobait atau megabait. Kecekapan ini amat penting dalam situasi yang memerlukan tindakan segera, seperti usaha pemulihan gempa bumi atau tindak balas terhadap bencana maritim, apabila keputusan pantas dapat menyelamatkan nyawa dan sumber, sedangkan tempoh komunikasi kekal singkat.
Tiga Inisiatif Inovasi
Nanosatelit AI ini hanyalah satu komponen daripada inisiatif lebih luas yang merangkumi tiga projek, diumumkan NTU di bawah Program Akses Angkasa Lepas. Setiap misi menyasarkan bidang teknologi yang berbeza, dengan pelancaran dijadualkan setiap tahun antara 2026 hingga 2028. Satu lagi muatan akan dihantar ke Stesen Angkasa Antarabangsa bagi mengesahkan teknologi optik Singapura dalam keadaan operasi orbit yang mencabar.
Pemprosesan Data Pintar dan Sistem Kuasa Baharu
Misi utama 2026 menggabungkan kecerdasan buatan dengan teknologi solar eksperimen. Selain keupayaan pengkomputeran pinggirnya, satelit itu akan menguji sel solar perovskit generasi baharu yang dibangunkan bersama oleh Sekolah Kejuruteraan Elektrik dan Elektronik NTU, Sekolah Sains dan Kejuruteraan Bahan serta syarikat pemula tempatan, Singfilm. Sel ini mempunyai kelebihan berbanding panel silikon tradisional: kos pembuatannya lebih rendah, lebih mudah dihasilkan dan boleh dicetak pada substrat yang fleksibel serta ringan. Ciri-ciri ini sesuai untuk kapal angkasa kecil, yang kos pelancarannya dipengaruhi setiap gram berat.
Sel solar perovskit menggunakan struktur hibrid organik-tak organik yang boleh dihasilkan dengan teknik pencetakan mudah, bukannya proses pertumbuhan hablur yang menggunakan banyak tenaga seperti yang diperlukan untuk sel silikon. Fleksibiliti pembuatan ini membolehkan sel tersebut disalut pada substrat yang ringan dan fleksibel, sekali gus mengurangkan berat keseluruhan kapal angkasa. Ujian di orbit akan memberikan data penting tentang kemerosotan bahan ini akibat pendedahan berterusan kepada sinaran dan turun naik suhu ekstrem. Maklumat ini diperlukan sebelum teknologi tersebut diterima pakai secara komersial dalam konstelasi satelit masa hadapan.
Pengerusi Satoro Space, Maverick Shih, menekankan nilai kerjasama tempatan dalam memajukan keupayaan ini.
Kami amat gembira menjadi sebahagian daripada projek bersama NTU ini. Kerjasama antara Pusat Penyelidikan Satelit NTU dengan SATORO bukan sahaja membolehkan kami membangunkan penyelesaian CubeSat yang terbukti dan boleh dipercayai, malah melaksanakan projek ini secara tempatan bersama SaRC di Singapura. Hal ini membantu institusi penyelidikan Singapura membangunkan teknologi angkasa lepas canggih dengan pantas.
Pengujian Sistem Pendorongan dan Bahan Canggih
Projek kedua, yang dijadualkan pada 2028, akan melancarkan nanosatelit 16U yang lebih besar, berukuran 40 sentimeter kali 30 sentimeter kali 30 sentimeter dan berat sehingga 30 kilogram. Kapal angkasa ini akan menguji enjin MUlti-Stage Ignition Compact (MUSIC), yang dibangunkan oleh syarikat terbitan NTU, Aliena. Enjin itu menggunakan medan elektrik dan magnet untuk mengionkan bahan dorong gas serta mempercepat ion bagi menghasilkan tujahan dengan cekap. Enjin MUSIC menggunakan reka bentuk pendorong ion bergrid yang menawarkan kecekapan bahan api lebih tinggi berbanding roket kimia. Dengan mempercepat ion melalui grid elektrostatik, sistem ini mencapai impuls tentu, ukuran kecekapan bahan api, beberapa kali lebih tinggi daripada pendorong konvensional. Kecekapan ini membolehkan satelit kecil menukar orbit, mengelak serpihan atau mengekalkan kedudukan dengan menggunakan bahan dorong yang minimum. Ini memanjangkan jangka hayat operasi dan membolehkan profil misi baharu yang sebelum ini hanya dapat dilakukan oleh kapal angkasa lebih besar.
Dr Lim Jian Wei, pengasas bersama dan Ketua Pegawai Eksekutif Aliena, menekankan keperluan yang semakin meningkat terhadap keupayaan sedemikian apabila trafik di orbit bertambah.
Dengan jumlah satelit yang semakin meningkat di orbit rendah Bumi, keupayaan pergerakan canggih di orbit bukan lagi pilihan. Keupayaan ini membuka kemungkinan misi baharu yang penting bagi aplikasi angkasa lepas baharu muncul, dan amat diperlukan agar konstelasi satelit dapat beroperasi dengan berkesan serta mampan.
Satelit ini turut membawa Pengesan Oksigen Atom yang dibangunkan oleh Makmal Temasek NTU untuk mengkaji ketahanan bahan canggih terhadap oksigen atom yang sangat mengakis di Orbit Bumi Sangat Rendah. Oksigen atom terdiri daripada atom oksigen tunggal yang terbentuk apabila sinaran ultraungu memecahkan molekul oksigen di atmosfera atas. Atom ini bertindak balas secara agresif dengan bahan kapal angkasa, lalu menyebabkan hakisan dan kemerosotan. Memahami ketahanan bahan dalam keadaan ini amat penting untuk mereka bentuk kapal angkasa yang tahan lama dan beroperasi pada altitud lebih rendah, tempat seretan atmosfera lebih kuat tetapi resolusi pemerhatian meningkat.
Pengimejan Optik Generasi Baharu
Inisiatif ketiga akan menghantar muatan pengimejan elektro-optik buatan Singapura yang dikenali sebagai LEOCAM ke Stesen Angkasa Antarabangsa pada 2027 untuk misi pengesahan selama enam bulan. Dengan menggunakan reka bentuk optik tiga cermin yang unik dan bukannya kanta tradisional, LEOCAM menjanjikan keupayaan pemerhatian Bumi beresolusi tinggi, dengan setiap piksel merakam perincian permukaan sekecil satu meter lebar. Pendekatan berasaskan cermin ini mengurangkan aberasi optik dan berat berbanding sistem kanta biasan, sambil mengekalkan kejelasan imej.
Ketua Pegawai Teknologi LightHaus Photonics, Dr Phua Poh Boon, menjelaskan kepentingannya terhadap pembangunan industri tempatan.
Kami teruja untuk menguji muatan pengimejan optik kami di Stesen Angkasa Antarabangsa. Ini akan menjadi pencapaian penting bagi LightHaus sebagai syarikat Singapura pertama yang membina sistem optik berasaskan angkasa lepas.
Membangunkan Ekosistem Angkasa Lepas Negara
Kemajuan teknologi ini berlaku dalam landskap institusi yang pesat berubah, sekali gus menyusun semula cara Singapura mengurus sektor angkasa lepasnya yang semakin berkembang. Pada 1 April 2026, Singapura akan secara rasmi menubuhkan Agensi Angkasa Lepas Negara Singapura (NSAS), dengan menyatukan dan memperluas fungsi yang sebelum ini dikendalikan oleh Pejabat Teknologi dan Industri Angkasa Lepas. Agensi baharu ini ditubuhkan ketika pasaran angkasa lepas global dijangka berkembang kepada $2.43 trilion menjelang 2035, sekali gus meletakkan negara kota itu pada kedudukan untuk meraih manfaat daripada ekonomi yang berkembang ini.
Ngiam Le Na, yang dilantik sebagai ketua eksekutif ditetapkan dan mempunyai pengalaman 25 tahun dalam perkhidmatan awam termasuk memegang jawatan kepimpinan di Makmal Kebangsaan DSO dan Agensi Sains dan Teknologi Pertahanan, akan menerajui organisasi itu. Sebelum ini, beliau menyelia pembangunan satelit pemerhatian Bumi dan penyelesaian digital untuk keselamatan negara serta bantuan bencana. Agensi itu mewarisi tanggungjawab terhadap peruntukan penyelidikan Program Pembangunan Teknologi Angkasa Lepas yang melebihi S$200 juta, di samping memperoleh kuasa untuk menggubal undang-undang angkasa lepas negara, menyelaras pelesenan dan menggalakkan perkongsian antarabangsa, khususnya dengan negara angkasa lepas baharu muncul di Jalur Khatulistiwa dan dalam ASEAN.
Sektor angkasa lepas Singapura kini merangkumi kira-kira 70 syarikat dan 2,000 profesional. Dengan penyelarasan NSAS dan pembiayaan berterusan, pegawai berharap dapat mengembangkan peluang dalam analitik geospatial, pemantauan iklim, pengawasan maritim dan kesedaran situasi angkasa lepas. Agensi itu juga akan menangani kebimbangan yang semakin meningkat tentang serpihan orbit dan risiko perlanggaran dengan membangunkan keupayaan kesedaran situasi angkasa lepas untuk melindungi aset dalam persekitaran orbit yang semakin sesak.
Dekan Kolej Kejuruteraan NTU, Profesor Warren Chan, mengaitkan usaha universiti itu dengan strategi negara ini.
Program baharu ini mencerminkan perkembangan teknologi angkasa lepas ke arah pembangunan yang lebih pantas dan operasi yang lebih pintar. Dengan pengalaman lebih dua dekad, NTU telah membina rekod cemerlang dalam membangunkan bersama dan menggunakan teknologi satelit dengan pantas serta kos berpatutan. Pembangunan keupayaan AI di orbit mengurangkan kebergantungan pada pemprosesan berasaskan bumi dan membolehkan keputusan dibuat dengan lebih pantas serta bijak. Ini merupakan kelebihan strategik bagi Singapura ketika membangunkan ekosistem angkasa lepas yang lebih tangkas dan berdaya saing, selain membantu rakan kongsi kami memasarkan inovasi lebih awal.
Dari Makmal ke Aplikasi Komersial
Walaupun teknologi yang diperlihatkan dalam misi-misi ini menjanjikan nilai penyelidikan segera, pengkomersialan sepenuhnya memerlukan pembangunan dan pengesahan tambahan. Lim Wee Seng berkata sistem canggih satelit AI itu memerlukan beberapa tahun lagi sebelum dapat dipasarkan. Namun, asas yang dibina menerusi ujian orbit ini penting untuk menarik pelaburan dan mengesahkan prestasinya dalam persekitaran angkasa lepas sebenar, tempat sinaran, vakum dan kitaran haba menimbulkan cabaran yang mustahil ditiru sepenuhnya di Bumi.
Singapura memasuki bidang yang keupayaan seumpamanya telah pun terbukti berdaya maju. CubeSat PhiSat-1 milik Agensi Angkasa Lepas Eropah, yang dilancarkan sekitar 2020, menerajui penggunaan pembelajaran mesin di dalam satelit untuk menapis imej berawan, sekali gus membuktikan konsep pengkomputeran pinggir dalam satelit kecil. Pendekatan Singapura mengembangkan keupayaan ini sambil mengintegrasikan sistem kuasa baharu dan memupuk keupayaan komersial tempatan menerusi kerjasama antara universiti dengan firma swasta.
Pengawasan maritim merupakan salah satu bidang aplikasi segera yang mendapat manfaat jelas daripada AI di dalam satelit. Pemantauan laluan perkapalan, pengesanan kegiatan menangkap ikan secara haram dan penjejakan tumpahan minyak memerlukan amaran dikeluarkan dengan pantas. Sistem semasa sering melambatkan pemberitahuan penting sehingga stesen bumi memproses data mentah beberapa jam selepas ia dikumpulkan. Pendekatan Singapura menyasarkan penyampaian maklumat yang boleh diambil tindakan dalam beberapa minit selepas imej dirakam, agar pihak berkuasa dapat mengerahkan kapal atau pesawat tindak balas ketika kejadian masih berlaku, dan bukannya menjalankan siasatan selepas kejadian.
Begitu juga, aplikasi pemantauan iklim mendapat manfaat daripada penghantaran data terpilih. Penjejakan penebangan hutan, penilaian kesihatan pertanian atau pemantauan pulau haba bandar menghasilkan perpustakaan imej yang sangat besar, sedangkan hanya anomali atau perubahan penting untuk keputusan dasar segera. Keupayaan penapisan AI memastikan pasukan di bumi menerima amaran tentang pembukaan kawasan hutan baharu atau tekanan tanaman tanpa perlu meneliti ribuan imej rutin yang menunjukkan keadaan stabil. Pendekatan bersasar ini mengurangkan kos penyimpanan dan beban kerja penganalisis, di samping mempercepat tindak balas terhadap perubahan alam sekitar.
Kesimpulan Utama
- Singapura akan melancarkan nanosatelit berkuasa AI pertamanya pada 2026. Satelit itu mampu memproses dan menapis data di orbit untuk mengurangkan kesesakan penghantaran serta membolehkan tindak balas lebih pantas terhadap kecemasan.
- CubeSat 3U yang dibina oleh Satoro Space dan diterajui Pusat Penyelidikan Satelit NTU akan menguji AI pengkomputeran pinggir serta sel solar perovskit dalam misi setahun pada altitud 500km.
- Dua projek tambahan merangkumi ujian sistem pendorongan pada 2028 menggunakan enjin ion MUSIC milik Aliena, serta misi ke Stesen Angkasa Antarabangsa pada 2027 untuk muatan pengimejan optik LEOCAM.
- Agensi Angkasa Lepas Negara Singapura akan mula beroperasi pada 1 April 2026, dengan tanggungjawab menyelia lebih S$200 juta pembiayaan Program Pembangunan Teknologi Angkasa Lepas dan undang-undang angkasa lepas negara.
- Inisiatif ini menyasarkan pasaran angkasa lepas global yang dijangka mencecah $2.43 trilion menjelang 2035, dengan aplikasi segera merangkumi tindak balas bencana, pengawasan maritim dan pemantauan alam sekitar.
