在轨道上开辟新天地
新加坡正准备于2026年发射首颗人工智能驱动的纳米卫星，这标志着这个城邦国家在成为全球太空经济中具有竞争力的一员方面迈入关键阶段。这艘紧凑型航天器约有鞋盒大小，将搭载先进的边缘计算能力，可在距地球500公里的轨道上分析图像并筛选数据，只向地面站传回必要信息，而非未经处理的原始图像。
这项任务是新加坡“太空准入计划”下的首个项目，也是国家“太空技术发展计划”的重要组成部分。自2022年以来，政府已承诺为该计划提供超过2亿新元资金。这一举措表明，新加坡正战略性转向更小巧、更智能的卫星，让卫星在轨处理信息，而不是只充当依赖地面计算能力的简单数据采集器。
南洋理工大学卫星研究中心牵头推进该项目，并与本地太空技术公司Satoro Space合作建造这颗3U纳米卫星。这艘采用CubeSat规格的航天器尺寸仅为30厘米×10厘米×10厘米，重量不到5公斤，有望彻底改变数据在太空与地球之间的传输方式。它或将推动灾害应对、环境监测等领域的应用，同时展现新加坡在太空系统方面日益增强的技术自主能力。
任务背后的智能技术
传统卫星的工作方式很像配备外置存储设备的数码相机：拍摄大量原始图像，再将所有数据传回地球处理。这种方式会造成严重瓶颈，限制运行效率。低地球轨道卫星每绕地球运行一圈约需100分钟，在每圈飞行过程中与地面站的通信时间仅约10分钟；而卫星原始图像每天可累积数GB，占用有限的带宽，并导致从拍摄图像到获得可采取行动的洞见之间出现延迟。
这颗新型人工智能卫星通过边缘计算来应对这些限制。边缘计算将数据处理直接带到数据源头，而不是把原始信息传送到远端服务器。星载人工智能将实时分析图像，区分被云层遮挡的视野与清晰视野，识别森林火灾、漏油等紧急事件，并只传输可供采取行动的信息，而非海量数据。
卫星研究中心执行主任Lim Wee Seng解释了这种方法在运行上的优势。
卫星不必把所有数据都传回地球，而是可以在星上作出判断，筛选、分析并传输信息，而不只是传送原始数据。这能大幅降低延迟，让太空系统的效率大为提升。智能卫星可以在星上判断哪些信息重要，确保宝贵的太空带宽用于传递答案，而不是噪声。
这种方式的实际影响相当显著。卫星无需下传数百MB甚至数GB的原始图像，而是可以传输精简的处理结果，包括关键坐标、图像分析摘要，以及经过筛选的图像片段，总量仅为几KB或几MB。在地震灾后恢复或海上灾害应对等分秒必争的场景中，这种效率至关重要：通信窗口短暂，快速决策却能挽救生命、节省资源。
三项创新计划
这颗人工智能纳米卫星只是南洋理工大学在“太空准入计划”下公布的三项计划之一。每项任务都瞄准不同的技术前沿，计划于2026年至2028年间每年发射一项任务；此外，还有一项载荷将送往国际空间站，在严苛的轨道运行环境中验证新加坡光学技术。
智能数据处理与新型供电系统
2026年的旗舰任务将人工智能与试验性太阳能技术结合起来。除具备边缘计算能力外，卫星还将测试新一代钙钛矿太阳能电池。这种电池由南洋理工大学电气与电子工程学院、材料科学与工程学院以及本地初创企业Singfilm合作研发。与传统硅基面板相比，钙钛矿电池具有明显优势：制造成本更低、生产更简便，还可印制在柔性轻质基板上。这些特点适合每克重量都会影响发射成本的小型航天器。
钙钛矿太阳能电池采用有机-无机混合结构，可通过简单的印刷技术制造，无需像硅电池那样采用能耗密集的晶体生长工艺。制造方式灵活，意味着这类电池可沉积在轻质柔性基板上，从而减轻航天器的整体重量。此次轨道测试将提供关键数据，帮助了解这些材料在持续辐射和极端温度波动下会如何退化；在未来卫星星座采用这类电池之前，这些信息不可或缺。
Satoro Space董事长Maverick Shih强调，本地合作对推动这些能力发展的价值。
我们非常高兴能参与南洋理工大学的联合项目。南洋理工大学卫星研究中心与SATORO的合作，不仅让我们能够打造经过验证且可靠的CubeSat解决方案，也让我们能与新加坡的卫星研究中心在本地实施项目，帮助新加坡的研究机构快速开发尖端太空技术。
先进推进技术与材料测试
第二项计划定于2028年实施，将部署一颗更大的16U纳米卫星，尺寸为40厘米×30厘米×30厘米，重量最高可达30公斤。这艘航天器将测试由南洋理工大学衍生企业Aliena研发的多级点火紧凑型发动机（MUSIC）。该发动机利用电场和磁场使推进剂气体电离，并加速离子以高效产生推力。MUSIC发动机采用栅格离子推力器设计，与化学火箭相比具有更高的燃料效率。系统通过静电栅格加速离子，其比冲这一衡量燃料效率的指标可达到传统推力器的数倍。凭借这一效率，小型卫星只需少量推进剂，就能改变轨道、避开碎片或维持位置，从而延长运行寿命，并执行过去只有大型航天器才能承担的新型任务。
Aliena联合创始人兼首席执行官Lim Jian Wei指出，随着轨道交通日益繁忙，这类能力正变得越来越不可或缺。
随着低地球轨道上的卫星数量不断增加，先进的在轨机动能力已不再是可有可无。它能开辟新的任务可能性，这对新兴太空应用至关重要，也是卫星星座有效、可持续运行的绝对必要条件。
这颗卫星还将搭载由南洋理工大学淡马锡实验室研发的原子氧探测器，研究先进材料在甚低地球轨道上如何抵御腐蚀性极强的原子氧。原子氧是单个氧原子，由紫外线辐射在高层大气中分解氧分子后产生。这些原子会与航天器材料发生剧烈反应，造成侵蚀和退化。了解材料在这一轨道环境中的耐久性至关重要，这有助于设计长寿命航天器，使其能在更低高度运行；那里大气阻力更强，但观测分辨率也更高。
新一代光学成像
第三项计划将在2027年把一套新加坡研发的电光成像载荷LEOCAM送往国际空间站，开展为期六个月的验证任务。LEOCAM采用独特的三反射镜光学设计，而非传统镜头，有望实现高分辨率地球观测，每个像素可捕捉宽度仅为1米的地面细节。与折射式镜头系统相比，这种反射镜方案能减轻重量、减少光学像差，同时保持图像清晰度。
LightHaus Photonics首席技术官Phua Poh Boon博士阐述了这项计划对本地产业发展的意义。
我们很高兴能在国际空间站测试我们的光学成像载荷。对LightHaus而言，这将是一个重要里程碑，我们将成为首家建造太空光学系统的新加坡公司。
构建国家太空生态系统
这些技术进步发生在迅速演变的制度环境之中，新加坡正借此重塑对不断壮大的太空产业的管理方式。2026年4月1日，新加坡将正式成立新加坡国家太空局，整合并拓展此前由太空技术与产业办公室承担的职能。全球太空市场预计到2035年将增长至2.43万亿美元，新机构的成立正值这一市场不断扩大的时期，有望帮助这个城邦国家从中把握发展机遇。
Ngiam Le Na将出任候任首席执行官。她拥有25年公共服务经验，曾在DSO国家实验室和国防科技局担任领导职务。她此前负责监督地球观测卫星和用于国家安全与救灾的数字解决方案开发。该机构将接手“太空技术发展计划”超过2亿新元的科研经费，同时获得制定国家太空立法、协调许可事务和拓展国际合作的职权，尤其将加强与赤道带和东盟新兴太空国家的合作。
目前，新加坡太空产业约有70家公司和2,000名专业人士。在新加坡国家太空局的协调和持续资金支持下，官员希望拓展地理空间分析、气候监测、海事监视和太空态势感知等领域的机会。随着轨道环境日益拥挤，该机构还将发展太空态势感知能力，以应对轨道碎片和碰撞风险上升的问题，保护在轨资产。
南洋理工大学工程学院院长Warren Chan教授将该校的工作与国家战略联系起来。
这项新计划反映出太空技术正朝着更快速的开发和更智能的运行方向发展。凭借二十多年的经验，南洋理工大学在快速且低成本地联合开发和部署卫星技术方面积累了良好业绩。在轨发展人工智能能力可以减少对地面处理的依赖，并实现更快速、更智能的决策。这是新加坡打造更灵活、更具竞争力的太空生态系统的战略优势，也将帮助合作伙伴更早地把创新成果推向市场。
从实验室走向商业应用
这些任务展示的技术有望立即带来科研价值，但要实现全面商业化，还需进一步开发和验证。Lim Wee Seng表示，将这颗人工智能卫星的尖端系统推向市场还需要数年时间。不过，这些轨道测试奠定的基础对吸引投资、验证系统在真实太空环境中的性能至关重要。辐射、真空和热循环带来的挑战无法在地球上完全重现。
新加坡进入这一领域时，类似能力已证明具有可行性。欧洲航天局的PhiSat-1 CubeSat约于2020年发射，率先利用星载机器学习筛除受云层遮挡的图像，为小型卫星应用边缘计算提供了可行性证明。新加坡的方案将在此基础上进一步拓展能力，同时整合新型供电系统，并通过大学与私营企业合作培育本地商业能力。
海事监视是星载人工智能能发挥独特优势的一个直接应用领域。监控航道、发现非法捕捞和追踪漏油事件都需要快速发出警报。目前，原始数据往往要等地面站处理后数小时才能形成关键通知。新加坡的方案旨在图像拍摄后数分钟内提供可供采取行动的信息，使主管部门能在事件仍在发生时派出应急船只或飞机，而不是事后调查。
同样，选择性传输数据也有利于气候监测。追踪森林砍伐、评估农业健康状况或监测城市热岛，会产生海量图像资料，但对即时政策决策而言，真正重要的只有异常情况或变化。人工智能筛选功能可以让地面团队收到有关新出现的森林砍伐或作物胁迫的警报，而不必从数千张显示情况稳定的常规图像中逐一查找。这种有针对性的方法既能降低存储成本和分析人员的工作量，也能加快应对环境变化的速度。
要点
- 新加坡将于2026年发射首颗人工智能驱动的纳米卫星，可在轨处理和筛选数据，缓解传输瓶颈并加快应急响应
- 这颗3U CubeSat由Satoro Space建造，南洋理工大学卫星研究中心牵头，将在距地500公里的轨道上执行为期一年的任务，测试边缘计算人工智能和钙钛矿太阳能电池
- 另外两项计划包括：2028年测试采用Aliena MUSIC离子发动机的推进系统，以及2027年将LEOCAM光学成像载荷送往国际空间站执行任务
- 新加坡国家太空局将于2026年4月1日成立，负责管理“太空技术发展计划”超过2亿新元的资金，并推动国家太空立法
- 这些计划瞄准预计到2035年将达到2.43万亿美元的全球太空市场，近期应用涵盖灾害应对、海事监视和环境监测
