一颗5公斤卫星测试两项技术
新加坡的CRIMSON-1卫星正在地球上空约520公里处测试柔性钙钛矿太阳能电池和人工智能，将两项实验室技术带入电力、热管理和通信能力都受到严格限制的环境。这艘航天器重5公斤，尺寸为30厘米×10厘米×10厘米，设计任务周期为一年。
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南洋理工大学（新加坡）宣布，该校第14颗卫星搭乘SpaceX猎鹰9号火箭，从加利福尼亚州范登堡太空军基地发射，执行Transporter-18任务。发射于加利福尼亚时间10月1日进行，对应新加坡时间10月2日。CRIMSON-1在火箭升空约55分钟后释放，是火箭搭载的130个航天器之一。
此次任务包含两项不同的实验。一项将测量由南洋理工大学研究人员与新加坡国立大学（NUS）衍生公司Singfilm Solar共同研发的钙钛矿太阳能电池的耐久性和发电量。另一项将在航天器上处理卫星图像，测试人工智能能否在图像传回地球前识别有用信息。
一个重要区别是，实验性钙钛矿电池并不为卫星提供主要电力。CRIMSON-1由传统砷化镓太阳能电池板供电，新型电池则与其并行接受测试。将实验送入轨道意味着获得了收集证据的机会，并不代表钙钛矿已被证明可以取代现有航天器电力系统。
南洋理工大学在其CRIMSON-1任务公告中表示，研究人员将考察太阳能技术在轨表现，以及计算系统在高负载下的热管理和耗电情况。目前尚未公布这些实验的结果。
太阳能组件有何不同？
钙钛矿是一类具有特定晶体结构的材料，可用于将阳光转化为电能。这类材料的吸引力在于，有望利用普遍可得的材料制造出高效、轻薄的太阳能电池。对于航天器而言，减轻电力系统的质量可以为其他设备腾出更多载荷空间。
Singfilm Solar的实验组件采用柔性设计，并以超薄玻璃为基底。新加坡国立大学助理教授、该公司创始人侯毅称，CRIMSON-1是这种柔性组件首次进行太空飞行，也是新加坡制造的太阳能组件首次在轨部署。南洋理工大学表示，此次任务也是Singfilm技术首次进入太空。
这些说法需要区分单个太阳能电池与组件：组件是由多个电池组装而成、设计用于协同工作的装置。南洋理工大学此前曾于2023年在ARCADE卫星上搭载钙钛矿电池。因此，不应将CRIMSON-1描述为该校首次尝试在太空测试任何钙钛矿电池。
这项新实验将此前的工作拓展至柔性组件，以及与Singfilm合作开发的技术。其价值取决于从轨道返回的测量数据，包括组件在发射后以及长期暴露于太空环境后能否维持有用的发电量。
耐久性与效率同样重要
用于太空的太阳能电池必须经受两种截然不同的考验：火箭发射时的机械应力，以及发射后面临的运行条件。CRIMSON-1将在低地球轨道评估电池的物理耐久性、转换效率和实际发电能力。
计划中的评估包括考察电池在辐射、真空和温度循环环境中的表现。温度循环是指航天器在不同光照条件下运行时反复经历温度变化。这类变化可能对材料及其连接部位造成应力，辐射也可能影响太阳能电池和电子设备。
南洋理工大学副校长兼教务长克里斯蒂安·沃尔夫鲁姆教授表示，这项任务将太阳能研究和人工智能计算带入验证其能否按预期运行所需的环境：
这些技术只有在真实的太空环境中才能得到验证，而这正是南洋理工大学卫星计划三十年来持续开展的工作。CRIMSON-1是我们的第14次任务。
为期一年的测试旨在收集长期性能证据，而非仅在部署后不久进行一次测量。南洋理工大学尚未公布可接受的发电量、效率损失或材料退化程度的量化指标。
成本优势仍需轨道证据支撑
钙钛矿的潜在经济吸引力很大，但这仍是未来的可能性，并非此次任务已经证实的节省成果。据报道，太空用砷化镓太阳能电池的价格为每瓦250至450美元，地面使用的传统硅电池则不到每瓦1美元。
按这些数据计算，所报砷化镓价格是硅电池基准价格的250至450倍以上。这一对比显示了不同技术之间的成本差距，但并非对可互换产品的直接比较。地面用电池价格低，并不能证明它能满足航天器的运行要求。
目前尚未披露CRIMSON-1搭载的钙钛矿组件每瓦制造成本。因此，这项任务暂时无法据以计算卫星运营方采用该组件能节省多少费用。可靠性、可用发电量和集成成本同样会影响最终结果。
Singfilm报告称，其钙钛矿太阳能板在2024年的光电转换效率达到22.6%。转换效率是指入射阳光转化为电能的比例。这一数据可为了解该公司的研发进展提供背景，但它并非在轨测量结果，也不是CRIMSON-1载荷已公布的性能数据。
南洋理工大学在该领域的研究可追溯至2013年发表在《科学》杂志上的一篇论文。论文显示，电荷能够在钙钛矿材料中传播异常远的距离。这一发现有助于解释钙钛矿太阳能电池为何效率较高。后续研究逐步转向更大型的组件和旨在提升性能与稳定性的原型产品。CRIMSON-1如今将测试这项技术能否在实验室之外保持实用特性。
人工智能将在传输前筛选有用图像
CRIMSON-1被称为新加坡首颗配备人工智能的纳米卫星。其计算实验将在航天器上分析并筛选图像，包括挑选无云图像，以及识别潜在的森林火灾或石油泄漏。
这属于边缘人工智能：在数据采集地点附近进行计算，而不是把所有原始信息都发送到远端计算机。这里的边缘就是卫星本身。此举旨在传输有用图像或潜在事件警报，而不是把每张图像都传回地球供人检查。
卫星通信容量有限。在轨筛选图像有望减少传输的原始数据量，也能减少地面人工筛选的工作量。这项任务是在测试这种方法，并非宣布一项已经得到验证的灾害监测服务。
目前尚未公布识别准确率、误报率或传输数据量的实际降幅。人工智能提示可能发生火灾或泄漏，并不等同于确认事件。需要实验结果才能判断其筛选结果是否足够可靠，能否用于实际运行。
计算也会带来电力和散热需求
在小型航天器上处理图像需要权衡。减少传回地球的信息量可能节省通信容量，但运行人工智能会耗电并产生热量。CRIMSON-1的研究人员将考察计算系统在高负载下如何管理这两方面的问题。
在真空环境中，热管理尤为重要，因为航天器无法像地面计算机那样通过周围空气散热。其设计必须通过结构传导热量，再以辐射方式将热量释放出去。这项实验将帮助确定所选计算硬件在该环境中的运行表现。
因此，太阳能和计算实验涉及相互关联的工程限制，但仍是彼此独立的实验。未来搭载更多机载计算设备的航天器，需要有能力为其供电的电力系统。CRIMSON-1在测试一种可能用于未来的太阳能技术，同时仍依靠成熟的太阳能电池板为自身运行供电。
侯毅指出，未来卫星太阳能供电和太空人工智能数据中心可能是进一步探索的方向。CRIMSON-1本身并非投入运行的人工智能数据中心，其任务也不能证明钙钛矿组件能够为此类数据中心供电。它的作用是返回测量数据，为后续设计提供参考。
谁负责建造、部署并支持这项任务？
南洋理工大学卫星研究中心负责牵头此次任务，统筹航天器工程、发射准备、任务控制和在轨运行。南洋理工大学表示，研究人员与发射集成商Exolaunch合作，由后者提供发射服务、任务管理、集成和部署服务。CRIMSON-1通过Exolaunch的EXOpod Nova系统部署。
不同报道对航天器建造方的描述并不一致。一种说法称，航天器由新加坡公司Satoro Space建造，并搭载了南洋理工大学的人工智能技术和实验性太阳能电池。另一种说法则将建造工作归于南洋理工大学卫星研究中心。南洋理工大学的公告确认该中心负责牵头任务，并称本地行业伙伴参与其中，但没有详细说明具体的制造分工。
新加坡资讯通信媒体发展局（IMDA）通过国际电信联盟为该任务争取卫星频谱和轨道资源。频谱是卫星与地面站之间通信所用的无线电频率。
南洋理工大学的卫星项目始于2011年X-SAT发射，这是新加坡首颗本地建造的卫星。该校第13次任务VELOX-AM于2023年7月发射，并据南洋理工大学称，于2026年8月完成任务后离轨。CRIMSON-1延续了该校建造、测试和运行航天器的项目历程。
新加坡资助计划将研发与太空测试相衔接
CRIMSON-1是新加坡国家航天局（NSAS）通过“太空准入计划”支持的首批项目之一。该计划属于“空间技术发展计划”，新加坡自2022年以来已为该计划拨出2.1亿新元，用于空间研究和国家能力建设。
新加坡政府的空间技术发展计划网页于2026年3月17日更新，称太空技术与产业办公室在2024年争取到额外6000万新元。网页称STDP 2.0自2025年起继续实施，但并未说明这6000万新元应再次加到该计划所列的2.1亿新元之上。
该计划设有三类资助：技术开发、验证与实验，以及太空准入。最后一类资助旨在建立飞行履历的测试，即形成技术在太空运行的记录。太阳能电池、先进材料、计算系统和其他载荷均被列为示例。
本地大学、研究机构和行业伙伴均可申请。外国实体必须寻找本地合作伙伴。遥感和卫星通信是重点领域，NSAS也在探索在轨航天器服务、太空制造和空间生命科学。
对CRIMSON-1而言，飞行履历连接着研究与潜在商业应用。成功发射只是一个里程碑。证明组件或计算系统能在轨道环境中持续工作，则是另一个独立里程碑，潜在客户可以据此进行评估。
里程碑与后续进展
这项任务汇集了十多年的太阳能研究和卫星开发成果。主要时间节点展现了这一进程：
- 2011年：新加坡首颗本地建造的卫星X-SAT发射。
- 2013年：南洋理工大学研究人员在《科学》杂志发表关于钙钛矿材料中电荷传输的研究成果。
- 2022年起：新加坡为“空间技术发展计划”拨出2.1亿新元。
- 2023年：南洋理工大学在ARCADE卫星上搭载钙钛矿电池；VELOX-AM于7月发射。
- 2024年：Singfilm报告称太阳能板光电转换效率达到22.6%；新加坡政府为发展空间技术争取到额外6000万新元。
- 2026年8月：据南洋理工大学称，VELOX-AM完成任务后离轨。
- 加利福尼亚时间10月1日、新加坡时间10月2日：CRIMSON-1发射，计划执行为期一年的任务。
南洋理工大学的公告给出了发射的日期和月份，但没有明确说明发射年份。10月1日和10月2日这两个日期反映的是加利福尼亚与新加坡之间的时差，并非两次不同的发射。
下一个实质性里程碑是获取性能数据。目前尚未公布首批结果的发布日期，也没有公开太阳能电池退化、人工智能准确率或计算功耗的报告计划。
此外，南洋理工大学与日本科技公司Fusic正探索在地面使用人工智能系统，优化任务排程、地面站分配和日常运行，并更早发现技术问题。这项工作针对的是从地面管理卫星，而CRIMSON-1测试的是航天器上的图像处理。
要点
- CRIMSON-1是南洋理工大学第14颗卫星，重5公斤，部署在地球上空约520公里处。
- 任务计划持续一年，测试钙钛矿太阳能电池和人工智能图像处理。
- 卫星主要由砷化镓电池板供电；钙钛矿电池是实验载荷。
- Singfilm组件采用柔性设计和超薄玻璃。南洋理工大学此前于2023年在ARCADE卫星上测试过钙钛矿电池。
- 研究人员将测量太阳能电池的耐久性和发电量，并评估计算系统的热管理和耗电情况。
- 新加坡“太空准入计划”支持该任务；该计划属于新加坡自2022年以来承诺投入2.1亿新元的空间技术发展工作。
- 目前尚未公布在轨性能结果或首批结果的发布日期。
