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Dans le domaine de la lutte anti-drones, il y a autant de stratégies que d’acteurs, et cela va de l’utilisation d’oiseaux de proie dressés à leur interception (si,si), à l’envoi de drones chasseurs de drones, en passant par l’utilisation d’armes à énergie dirigée (voire l’utilisation de carabines). Avec un effet recherché constant : capturer ou faire chuter le drone, ce qui pose de nombreux problèmes notamment en cas de survol de zones habitées.

Dans cette course à l’armement, l’allemand Deutsche Telekom et son partenaire DeDrone ont adopté une stratégie qui peut faire penser à l’Iron Dome de défense antimissile israelien: constituer un dôme virtuel de protection, appelé Magenta Drone Protection Shield, implémentant une panoplie de contre-mesures anti-drones allant du plus anodin au plus critique.

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Dans un premier temps, l’objectif est de détecter et d’identifier un drone pénétrant dans l’espace aérien sensible. En soi, c’est déjà une tâche complexe. Elle nécessite une combinaison de capteurs ; en l’occurrence des caméras dans le visible et l’infrarouge, des scanners de fréquence (conçus par Rhode & Schwartz), des réseaux de microphones – y compris dans le spectre ultrasonique (construits par Squarehead), des radars (Robin).

De la même manière qu’un sonar (ou un logiciel antivirus), chaque drone se voit ainsi attribuer une « signature » caractéristique, constituée d’une combinaison de ces détections. Cette signature unique, baptisée « DroneDNA » par la société, est hébergée sur un serveur Cloud,  et permet non seulement la détection, mais surtout l’identification du drone et de ses caractéristiques par un système de reconnaissance et de classification automatique. Inutile de le préciser : le système discrimine évidemment entre un drone, un oiseau ou un hélicoptère…

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Une fois le drone identifié vient le temps des contre-mesures. Au-delà des actions classiques (aveuglement par laser, ou brouillage des fréquences qui sont des solutions éprouvées), DroneTracker implémente également une panoplie d’actions plus… ésotériques. Pour l’instant, en analysant la solution, il semble que ces contre-mesures soient déléguées à des systèmes tiers, mais deux d’entre elles ont retenu mon attention.

La première, c’est l’émission d’un signal de type EMP courte portée dirigé. Pour mémoire, l’EMP (ElectroMagnetic Pulse – IEM en français) est une émission d’ondes électromagnétiques brève (pulse) et de très forte intensité qui peut détruire de nombreux appareils électriques et électroniques et brouiller les communications. L’effet EMP (ou effet Compton) a été observé pour la première fois lors des essais nucléaires menés par les Etats-Unis dans l’espace en 1962, et baptisés Starfish Prime (photo ci-après). Lors de l’explosion d’une bombe de 1,44 mégatonnes à 400km d’altitude, 300 lampadaires d’Hawaï ont été éteints (ils se situaient à plus de 1400 km), les alarmes des maisons et des véhicules ont été déclenchées, les systèmes avioniques ont été endommagés, et les réseaux de communication neutralisés.

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Utiliser une impulsion EMP pour neutraliser un drone n’est donc pas véritablement anodin (il faut espérer qu’aucun hélicoptère ne se trouvera dans les parages). Mais les armes à énergie dirigée de type EMP existent bien, et dans un prochain article, nous ferons un focus sur celles-ci. Reste ensuite à examiner si leur emploi (soumis de toutes façons à autorisation) est bien adapté à une telle situation. Sans parler des risques occasionnés par la chute de l’objet.

Mais les concepteurs ont imaginé un autre mode d’action : le déni d’image en connectant un système domotique au DroneTracker. Faisons simple : pour ne pas prendre d’image ou de vidéo, il suffit (d’après les concepteurs) de fermer automatiquement… les fenêtres, les volets, les portes. Ce qu’on pourrait appeler une fausse bonne idée. Imaginons comment des pirates pourraient ainsi s’amuser à faire voler des drones près des installations ciblées aux seules fins de perturber le fonctionnement des portes et des fenêtres.

Un mode d’action qui peut d’ailleurs aller plus loin : des hackers ont ainsi réussi à pirater des ampoules connectées à l’aide d’un drone.  Bon, il s’agissait de chercheurs de l’institut Weizmann qui faisaient une expérience sur les vulnérabilités de l’Internet des objets. En l’occurrence, le drone a été envoyé près d’un immeuble dans lequel se trouvaient des ampoules connectées Philips Hue.

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En exploitant une vulnérabilité du logiciel de ces ampoules (car, on ne le répétera jamais assez, les objets connectés sont plus vulnérables, et moins régulièrement mis à jour d’un ordinateur classique), ils ont injecté un programme malicieux (malware) dans une première ampoule. Le malware a été ensuite transmis par la première ampoule aux ampoules adjacentes, créant ainsi un réseau qui a pu être contrôlé à distance par les hackers. En ce cas, la vulnérabilité était davantage dans les standards utilisés pour la connexion des objets que dans le firmware de l’objet lui-même. La vidéo ci-dessous est assez impressionnante, d’autant que le coût d’une telle attaque est de quelques centaines d’euros.

La course aux armements entre systèmes de drones et systèmes anti-drones est donc en train de s’enrichir d’un troisième acteur : l’internet des objets qui peut à la fois constituer un effecteur… et une cible.

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Dans ce blog, nous parlons régulièrement des objets connectés et de leurs vulnérabilités (voir cet article sur la voiture connectée, ou celui-ci sur des armes « hackées »), et de fabrication additive (voir cet article sur la fabrication d’une arme par impression 3D). Voici que ces deux domaines se rejoignent : une équipe de chercheurs de l’Université Ben Gourion du Negev, de l’université SUTD de Singapour et de l’University of South Alabama vient de montrer que le piratage des outils de fabrication additive pouvait avoir des conséquences très concrètes, dans le monde réel.

Leur travail est intitulé « dr0wned – Cyber-Physical Attack with Additive Manufacturing » et consiste à effectuer une attaque Cyber Physique sur un matériel de fabrication additive. On rappelle que l’on désigne par le terme « Cyber Physique » un système où des éléments informatiques collaborent pour le contrôle/commande d’entités physiques.

Le principe est de voir comment, en s’intégrant à un processus de conception et de fabrication additive, un pirate peut introduire un défaut critique au cœur du processus. En l’occurrence, il s’agit de s’attaquer à l’ordinateur de contrôle de l’imprimante 3D. L’idée est de s’intégrer au processus (« workflow ») présenté ci-dessous.

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Ce workflow montre, avec un certain niveau d’abstraction, les étapes et multiples acteurs qui collaborent au sein d’un processus de fabrication additive. Il s’agit dans un premier temps de s’insérer dans les fichiers de conception d’un composant critique (ici l’hélice servant à la propulsion d’un drone), en utilisant des techniques classiques de « phishing » (envoi d’un mail anodin avec une pièce jointe infectée). Cette pièce jointe permet de créer une voie d’accès vers les fichiers de CAO contenus dans l’ordinateur infecté (un peu d’ingénierie sociale permet de cibler le bon utilisateur au préalable).

En utilisant des logiciels classiques de CAO, le pirate peut alors introduire des défauts en prenant soin que ces derniers soient invisibles à l’œil nu – en l’occurrence, les chercheurs ont introduit des zones creuses, donc fragiles, au sein de la structure de l’hélice qui doit être « imprimée » (près de l’axe). Le fichier est alors remplacé dans l’ordinateur de la victime, qui servira de configuration pour l’impression 3D. Et le défaut est bel et bien invisible: dans l’image ci-dessous, l’hélice en haut est normale, alors que l’hélice du bas est sabotée.

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Le résultat ? L’hélice est imprimée avec son défaut caché, qui, après quelques minutes de vol, provoque la chute et la destruction du drone.

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Rien de révolutionnaire ici, si ce n’est la nature même de l’attaque. La fabrication additive (comme d’ailleurs l’Internet des Objets ou la robotique) permet de « donner des bras et des jambes » à Internet. Autrement dit, toute modification dans le cyber-monde a des effets très réels et très concrets sur le vrai monde. A ce sujet, je ne saurais trop vous conseiller de visualiser cet excellent film, ci-après, qui présente les dangers et vulnérabilités du monde merveilleux des objets connectés.

Comme le virus Stuxnet responsable de la destruction des centrifugeuses supposées servir au programme nucléaire militaire iranien l’a montré, un simple programme informatique peut donc provoquer une destruction physique. Il est donc nécessaire de s’intéresser à ce problème (en prenant en considération la généralisation des systèmes industriels de type SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition, frameworks industriels d’instrumentation), et en particulier en anticipant les problèmes liés à la fabrication additive. Car aujourd’hui, on peut tout imaginer : après tout, on imprime d’ores et déjà des missiles à 80% en utilisant des techniques de fabrication additive (voir cet article). L’intérêt de ce travail est de montrer la maîtrise complète du processus, d’une attaque de phishing au sabotage des fichiers, provoquant la modification et la destruction physique du système rendu vulnérable.

L’article original est disponible ici.

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Au moins, je suis certain que le titre est accrocheur. Mais le sujet est bien sérieux : le géant britannique de la Défense BAE systems vient d’annoncer un partenariat avec une petite société, Cronin Group PLC, basée à Glasgow, afin de développer une technique de génération de véhicules autonomes mariant impression 3D et ingénierie chimique. Un « chaudron à faire pousser des drones », en quelque sorte…

L’objectif sous-jacent est de trouver une technique pour assembler des objets techniques complexes, de manière automatique, avec une intervention humaine minimale. Le drone s’y prête bien : il s’agit d’un objet technique extrêmement complexe, car nécessitant un assemblage de pièces structurelles évoluées (matériaux composites, etc…) et d’une électronique embarquée intimement liée à la structure de l’aéronef.

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D’où l’idée du « Chemputer ». Son créateur, le Pr Lee Cronin, dirige une équipe de 45 chercheurs à l’université de Glasgow, dans le domaine de l’élaboration de molécules complexes. L’idée du Chemputer avait déjà fait parler d’elle, puisqu’il s’agissait de permettre à un utilisateur de fabriquer lui-même ses propres médicaments. Mais c’est en s’alliant à l’équipe du Pr Nick Colosimo (BAE Systems Global Engineering) que le concept du « creuset à drones » a émergé. Dans une vidéo largement inspiré des meilleures séquences de Terminator, un drone émerge ainsi d’une cuve, généré par un processus chimique de construction moléculaire.

Pour faire simple : au lieu de faire de l’impression 3D (fabrication additive), il s’agit d’utiliser des molécules de base, et de les faire croître de manière contrôlée à l’aide d’additifs, afin de concevoir des structures complexes. Une fabrication par synthèse chimique donc.

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Bien qu’il ne s’agisse pas d’une technologie mature, le concept a été développé dans le cadre d’une démarche d’innovation ouverte (« open innovation ») visant à mettre en lumière des coopérations technologiques et scientifiques entre BAE Systems, des universités et des start-ups. Evidemment, aujourd’hui, il s’agit plus d’un concept d’ingénierie à un stade de maturité technologique (TRL) bas. L’objectif est ambitieux et non atteignable dans l’immédiat, mais BAE a annoncé vouloir investir en R&D afin de développer industriellement cette approche. Ce n’est évidemment pas pour demain mais cela devrait donner naissance à des études et expérimentations qui feront nécessairement progresser le domaine.

Le concept futuriste est présenté en ce moment au salon aéronautique de Farnborough.

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Si le salon Eurosatory fut, du point de vue professionnel, un succès incontestable, ce fut également une grande source de frustration, n’ayant pu passer du temps pour explorer le salon à la recherche d’innovation technologique de défense. Un comble.

La seule innovation que j’ai pu voir était présentée sur le stand du CV90 et paraissait quelque peu fragile aux côtés de l’énorme véhicule blindé. Il s’agit pourtant d’une réelle innovation, dont le directeur de la STAT (Section Technique de l’Armée de Terre), le général Charles Beaudouin, m’avait parlé il y a quelques semaines.

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La société norvégienne ProxDynamics a en effet poussé jusqu’au bout le principe du nano-drone de reconnaissance, en allant au-delà du concept théorique. Le Black Hornet PD 100 est un drone de reconnaissance, à voilure tournante. Mais ce sont ses caractéristiques qui sont impressionnantes : un rotor de 120mm de diamètre, un poids plume de 18g, une durée de vol de 25mn avec une vitesse maximale de 5 m/s et à 10m d’altitude, et un système de stabilisation automatique en vol. Mais c’est surtout un véritable système opérationnel : liaison de données numérique avec une portée de 1.5km, système de préparation de mission, et navigation GPS automatique (routes préprogrammées), ou guidage visuel par l’opérateur.

Le Black Hornet est équipé de caméras orientables (pan/tilt) permettant de filmer simultanément l’avant du drone, le sol, ainsi qu’une caméra orientable à 45 degrés. Il peut être également équipé sur demande d’un capteur thermique, d’une caméra infrarouge, ou d’un capteur chimique. Le système complet comprend 2 drones, une manette de pilotage appelée « pad » et un écran de contrôle (tablette durcie) de 800×480 pixels, le tout dans un facteur de forme utilisable par un fantassin et ne pesant « que » 1,3 kg.

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Et le Black Hornet est parfaitement silencieux grâce à sa motorisation électrique : une caractéristique essentielle pour ses emplois opérationnels : reconnaissance, contrôle de foule, inspection, surveillance de périmètre ou exploration d’environnements confinés.

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Il ne s’agit pas d’un jouet puisque l’on parle d’un prix d’acquisition de l’ordre de 40 000 dollars pièce (contre 195 000$ pour les exemplaires initiaux). Mais le système semble d’une redoutable efficacité, et le commandement des opérations spéciales (COS) aurait annoncé son intention d’en acquérir plusieurs dizaines. Car le Black Hornet est « combat proven » : il a été déployé avec succès par l’armée britannique en Afghanistan. Cette dernière a indiqué que le nano-drone avait déjà permis de débusquer « des tireurs isolés et des explosifs improvisés sur le terrain ». En revanche, le mode de pilotage par GPS semble difficilement utilisable en intérieur, et l’on peut se poser la question de l’efficacité du pilotage à vue par l’opérateur, par liaison de données, au sein d’un bâtiment.

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Un bel engin néanmoins, qui allie pertinence opérationnelle, et respect des contraintes liées à l’allègement du combattant. A suivre, donc – surtout si la STAT s’en mêle. Les lecteurs de ce blog seront sans doute preneurs d’un retour d’expérience. A bon entendeur…

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Non, je n’ai rien consommé de différent, ni fumé, ni bu (ou alors peu). Acceptons-le : quand les militaires financent de la recherche sur les matériaux, l’objectif peut souvent être assez décoiffant (on se souvient par exemple de la peau anti-radar, ou des systèmes de camouflage par revêtement électronique).  En l’occurrence, l’US Air Force a du s’inspirer du film « Terminator 2 » pour imaginer ce projet de recherche de l’Université de Cornell, et le financer.

Il s’agit en effet de pouvoir développer un nouveau matériau hybride à base de métal, et capable de changer de forme. L’objectif est assumé : faire de la « soft robotics », donc concevoir des robots ou drones dont certaines parties peuvent changer de forme nativement, sans pièces articulées.  Par exemple un robot cormoran, cet oiseau capable de voler, et de plonger dans l’eau pour pratiquer la chasse sous-marine.

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L’idée est de développer des ailes déformables, capables d’endurer le choc de la percussion avec l’eau mais de se déformer ensuite pour permettre la progression sous-marine. Une ambition irréaliste si la science des matériaux ne venait pas à la rescousse.

En l’occurrence, les chercheurs de Cornell ont développé un matériau hybride de nouvelle génération, alliage de métal et de silicone, donc possédant à la fois la solidité du métal, et l’élasticité lui permettant de changer de forme. Ce matériau est obtenu en plongeant une mousse de silicone dans du métal fondu. Ce mélange est ensuite placé sous vide, ce qui permet d’expulser l’air des alvéoles de la mousse, et de le remplacer par le métal liquide.

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Le résultat ? Un matériau hybride et déformable – décrit dans l’article écrit dans la très sérieuse revue « Advanced Materials » par le Pr Rob Shepherd, et possédant les propriétés recherchées des deux matériaux qui le composent. Pour passer d’une forme à une autre, il suffit de le chauffer à 63 degrés. D’ailleurs, il est capable de chauffer spontanément lorsqu’il est endommagé, ce qui laisse envisager des capacités d’autoréparation, par mémoire de forme. Regardez la vidéo impressionnante ci-dessous.

Les pores de la mousse mesurent 2mm, mais cette taille peut être adaptée, pour varier les propriétés de solidité et d’élasticité du composant.

Au-delà de la vision quelque peu étonnante du drone cormoran, un tel matériau est biocompatible – en particulier il ne comporte pas de plomb – ce qui permet d’envisager des applications dans le domaine biomédical.

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Si vous avez vu (ou lu) « la guerre des mondes », vous vous souvenez sans doute de ces engins de colonisation capables de se dissimuler plusieurs années dans la terre, pour ressortir une fois l’invasion lancée. Rien de comparable ici sinon le principe… du moins pour l’instant.

L’engin en question, de son petit nom CRACUNS (Corrosion Resistant Aerial Covert Unmanned Nautical System), est un drone aérien de type quadrirotor, mais conçu pour pouvoir séjourner sous l’eau sans dommage. Construit par des chercheurs du prestigieux Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, dans le Maryland, le CRACUNS peut être soit lancé d’un sous-marin – éventuellement lui-même autonome, soit dissimulé sur un site sous-marin fixe, et lancé en cas de besoin.

L’idée est ainsi de pouvoir, sans être détecté, disposer dans un premier temps d’une capacité de renseignement, par exemple en étant largué à proximité des côtes, pour pouvoir effectuer plusieurs mois plus tard des missions de reconnaissance ou d’observation des terres.

Pour cela, le CRACUNS est résistant à la corrosion : les chercheurs du JHUAPL l’ont ainsi laissé en immersion dans de l’eau salée pendant deux mois – le drone s’est avéré capable de voler sans problème et sans trace de corrosion. En termes de profondeur, celle-ci est décrite comme « significative », sans plus de détail (on peut l’estimer à 100/150m de profondeur). Mais l’innovation est réelle : pour arriver à une telle capacité, le drone a été conçu par fabrication additive (impression 3D) de manière à pouvoir disposer d’un squelette en composite capable de résister aux immenses pressions rencontrées, tout en restant suffisamment léger pour permettre à l’engin de voler. Ses quatre moteurs électriques ont quant à eux subi un traitement de surface à partir d’une substance hydrophobe « du commerce ». Enfin, les éléments les plus sensibles ont été mis à l’abri dans un caisson étanche.

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Le CRACUNS est donc non seulement capable de résister à l’eau, mais également de remplir une mission avec un fonctionnement nominal de l’ensemble de ses composants.

L’idée n’est pas nouvelle : la DARPA (oui, encore elle) a en effet lancé en 2013 le programme Upward Falling Payloads (UFP), dont le sujet est le largage, plusieurs années en amont, d’effecteurs capables de séjourner sur le plancher océanique afin de surprendre l’adversaire. Parmi les effecteurs envisagés : des brouilleurs de guerre électronique, des armes non létales ou encore des stroboscopes lasers et bien évidemment, des drones de renseignement, ou permettant d’établir des réseaux de communication ad hoc.

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Le système UFP est ainsi construit à base d’une charge utile, d’un module appelé « riser » ayant pour fonction de faire remonter la charge à la surface de l’océan, et d’un module de communication capable de recevoir le signal lui ordonnant le lancement. Vous trouverez plus d’informations sur ce programme en suivant ce lien.

Quant au CRACUNS (le nom est quand même un peu spécial), il s’agit pour l’instant d’un prototype. A priori, ses créateurs laissent entendre que sa réalisation ne serait pas coûteuse, notamment en raison de l’emploi de technologies de fabrication additive. Une nécessité, car si l’engin est capable de décoller, il n’est pour l’instant pas capable de replonger vers sa base et est donc « à usage unique ». Enfin, si vous m’autorisez un peu de mauvais esprit (quoique) ce concept a un autre avantage: on peut envisager de déployer les systèmes très en amont d’éventuelles coupes budgétaires! Une nouvelle manière d’envisager la surprise stratégique…

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L’université de Nanyang (Nanyant Technology University ou NTU) à Singapour est, pour l’avoir visitée, un creuset d’innovation, avec plus de 33 000 étudiants et un classement au 13e niveau sur l’échelle mondiale. La preuve : les chercheurs du laboratoire VIRTUS de la NTU annoncent aujourd’hui avoir développé une puce SAR (Synthetic Aperture Radar – ou radar à ouverture synthétique) qui tient… sur un doigt et qui consommerait 75% de moins que les technologies conventionnelles, pour un coût de production 20x moindre.

Pour bien comprendre l’innovation, quelques précisions. Une caméra SAR coûte aujourd’hui 1 million de $ environ, pèse jusqu’à 200 kg, et consomme 1000W par heure. Il s’agit de dispositifs volumineux (jusqu’à 2m de longueur) destinés à équiper des aéronefs ou des satellites, mais capables, même en cas de couverture nuageuse ou de végétation dense, de détecter des objets de l’ordre du mètre, en utilisant une imagerie en bande X ou bande Ku (entre 8 et 12 GHz) – un petit rappel sur les bandes de fréquence utilisées dans le graphique ci-dessous.

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Les radars actuels SAR fonctionnent très bien, mais les contraintes d’encombrement et d’alimentation en énergie limitent considérablement leur emploi, notamment quand il s’agit de drones ou de véhicules autonomes légers. C’est là que l’on comprend toute l’innovation des chercheurs de la NTU : leur caméra SAR ne mesure que 2mmx3mm (ce qui, encapsulée dans un module, mène à une dimension du dispositif de 3cmx4cmx5cm) , ne pèse que 100g et ne nécessite que l’équivalent de l’alimentation d’un téléviseur LED, soit 200W/h. Et sa résolution lui permet de détecter des objets de 50cm à 11 km de hauteur. La puce, intégrée à une carte PC, apparaît ci-dessous en rouge.

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Les applications de l’innovation réalisée par la NTU vont de l’utilisation de SAR par des drones aériens aux véhicules autonomes terrestres, en passant par le développement de satellites d’imagerie plus petits et plus compacts : de l’ordre de 100 à 200kg en comparaison des satellites classiques d’imagerie dont le poids est plus proche de la tonne (ci-dessous).

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Evidemment, les candidats acquéreurs se bousculent. La NTU et l’équipe de VIRTUS dirigée par le Pr Zheng Yuanjin a déjà reçu des manifestations d’intérêt de SpaceX, Thales ou Panasonic. D’ailleurs, la puce doit être testée dans le cadre du programme satellitaire S4TIN dirigé conjointement par la NTU et Thales Alenia Space. L’exploitation commerciale devrait quant à elle intervenir d’ici 3 à 6 ans.