Les projets IRMA et PhiFireAI, impulsés respectivement par les équipes françaises et italiennes de Thales Alenia Space, ont été sélectionnés par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) afin de tester leurs technologies en orbite à bord du satellite Φsat-2. Ce microsatellite, un CubeSat 6U dont le lancement est prévu pour juin 2024, a pour mission de démontrer l’apport de l’intelligence artificielle embarquée à bord des satellites d’observation de la Terre pour résoudre des défis sociétaux, économiques ou environnementaux.

Un long parcours de sélection

Au début de l’année 2023, l’ESA a proposé un challenge ouvert pour sélectionner deux expériences d’intelligence artificielle innovantes à embarquer à bord du microsatellite. La sélection, regroupant initialement 75 équipes à travers le monde entier, s’est achevée en mars 2024. Au terme d’un processus compétitif qui aura duré plus d’un an, ce sont finalement les projets IRMA (Image analysis for a Responsive Mission with AI) et PhiFireAI qui remportent le concours, renforçant ainsi la position de Thales Alenia Space en matière d’intelligence artificielle embarquée.

© ESA

Le projet IRMA et son application à bord du satellite Φsat-2

IRMA est un projet de R&D mené par l’Institut de Recherche Technologique Saint Exupéry. Impulsé par Thales Alenia Space et ses partenaires, ce projet développe des technologies pour améliorer la réactivité des constellations de satellites, et pour répondre aux nouveaux besoins du marché de l'observation de la Terre en convertissant les données brutes d’imagerie en informations interprétées grâce à l’IA.

Le cas d’application développé par IRMA, qui sera testé à bord du satellite Φsat-2, consiste à analyser grâce à l’IA de vastes étendues d’eau pour y détecter de potentielles anomalies directement en orbite : marées noires, proliférations d’algues nocives ou déversements massifs de sédiments dans les mers et les océans seront ainsi surveillés.

Cette détection aura deux bénéfices : elle permettra tout d’abord de hiérarchiser les images et de prioriser les données importantes. Les images affichant les « scores d’anomalies » les plus élevés seront « téléversées » en priorité par le satellite. Cela permettra par ailleurs de lever des alertes en temps réel : en cas de détection d'un évènement majeur, tel qu'une marée noire, une alerte sera immédiatement envoyée pour permettre une prise en charge rapide et adaptée de la part des autorités.

A l’inverse, si aucune anomalie n’est détectée, les images pourront être directement supprimées à bord du satellite, ce qui contribuera à limiter la quantité des données renvoyées vers les stations sol, à optimiser l’usage de la bande passante, et à préserver le temps d’analyse des opérateurs du système.

Le projet PhiFireAI

La solution développée par les équipes italiennes de Thales Alenia Space vise à assurer une surveillance des espaces terrestres en cas d’incendie : grâce au traitement des images satellites par l’intelligence artificielle, il sera possible de définir si l'acquisition d’image en cours établit la présence d'un incendie. Si un feu est détecté, la solution permettra d'analyser l'image entière afin de comprendre le pourcentage d'hectares concernés, d’établir la présence de zones d'eau et d’endroits sûrs et de repérer les zones brûlées.

L'innovation réside dans la capacité d'exécuter l'ensemble de l'algorithme sur un matériel qualifié pour l'espace et dans la capacité de fournir en temps réel des informations importantes à l'utilisateur final.

L’application développée par le projet PhiFireAI sera d’une forte valeur ajoutée en vue d’apporter des informations aux bases de données actuelles de surveillance des incendies. Il sera par ailleurs possible de détecter de manière autonome un danger directement à bord du satellite. L’ensemble des tests relatifs aux performances et à l’adaptabilité du modèle ont été réalisés en collaboration avec UBOTICA et CGI.

La montée en puissance de l’IA dans le domaine spatial

Thales Alenia Space est investie sur d’autres projets de développement de l’intelligence artificielle embarquée. Nous contribuons ainsi au développement d’une technologie de détection de nuages pour le mission CHIME (Copernicus Hyperspectral Imaging Mission for the Environment), l’une des six nouvelles missions du programme européen COPERNICUS, entièrement dédiée à la surveillance de l’environnement. Le domaine de l’Edge computing est également au cœur de nos compétences. Nous intervenons ainsi, en collaboration avec Microsoft, au sein de la mission IMAGIN-e (ISS Mounted Accessible Global Imaging Nod-e) visant à recueillir des informations inégalées d'observation de la Terre depuis la station spatiale internationale. L'objectif de cette mission est de démontrer les capacités et les modes de fonctionnement d'une architecture orientée vers l'informatique de pointe dans l'espace, où l’intelligence artificielle jouera un rôle majeur.