在轨9个月几乎无损耗，复旦“青鸟”系统让卫星寿命猛增100倍

探索宇宙奥秘 · 理性思考

2026年2月20日，一则来自《自然》杂志的消息让航天电子领域为之一振。中国科学家将一套比蝉翼还薄千万倍的通信系统送上了500公里高的太空，在轨运行了9个月后，它传回了清晰无误的复旦大学校歌。

这个名为“青鸟”的系统，核心材料是厚度仅0.7纳米的单层二硫化钼。它展示了一个近乎科幻的现实：在足以摧毁传统芯片的宇宙辐射中，这套原子层厚度的电子器件几乎毫发无伤。

这不仅是材料科学的胜利，更预示着人类航天器设计逻辑的一次根本性转折。

离开地球磁层的保护伞，航天器就暴露在永不停息的“粒子风暴”中。高能的宇宙射线、太阳风粒子，像无数颗微小的子弹，不断轰击着电子设备。

对于传统硅基芯片来说，这种轰击是致命的。高能粒子打入硅材料，会造成电离损伤或位移损伤，导致晶体管性能漂移、漏电增加，最终失效。

过去应对这个问题，只能做“加法”：给关键部件穿上厚重的金属“防辐射服”，或者设计大量的冗余备份电路。这就像给一本脆弱的纸质书加上铁质封面，虽然能保护内页，但也让整本书变得极其笨重。

每增加一克重量，都意味着高昂的发射成本，以及挤占科学仪器或燃料的空间。有没有一种材料，天生就不怕辐射，无需这些笨重的保护？

复旦大学周鹏、马顺利团队的突破，恰恰在于做了一次极致的“减法”。他们将半导体材料的厚度，缩减到了物理极限——单层原子。

研究团队给出的解释非常直观 。传统硅半导体就像一块厚木板，辐射粒子撞上来，能量沉积在内部，会造成一堆“伤痕”。而单层二硫化钼薄如蝉翼，厚度只有0.7纳米，辐射粒子绝大部分会直接“穿体而过”，几乎不留下任何损伤积累。

理论计算支撑了这一洞见。相比于30纳米厚的硅薄膜，0.7纳米厚的二硫化钼受到高能质子撞击时，其内部沉积的“辐射损伤能量”惊人地降低了223倍 。

团队不仅做了理论推算，更进行了严苛的地面验证。在高达10 Mrad剂量的伽马射线照射下，传统硅基开关的性能早已崩溃，而单层二硫化钼晶体管的开关比依然维持在10⁸的超高水平，阈值电压偏移极小 。

实验室的数据再漂亮，也比不上真实太空的考验。2024年9月24日，团队自主研制的“青鸟”原子层半导体抗辐射射频通信系统，搭载“复旦一号”卫星进入了约517公里高的低地球轨道 。

这套系统包含了完整的发射机和接收机，重量仅为传统硬件的十分之一 。在轨运行9个月后，监测数据传回了一个让团队振奋的消息：系统传输数据的误码率始终低于10⁻⁸ 。这意味着一亿次传输中，错误不到一次。

基于真实的在轨数据和辐射环境模型，研究人员给出了一个惊人的预测：这套基于单层二硫化钼的通信系统，如果在辐射更猛烈的地球同步轨道运行，理论寿命可达271年 。相比之下，不加额外防护的硅基系统，在那里可能撑不过3年。即便与目前最先进的绝缘体上硅技术相比，寿命也提升了约100倍 。

这项成果的意义，在于它为中国在下一代航天电子技术领域开辟了一条全新的赛道。

以往我们谈论芯片，总是在追赶几纳米的制程工艺。但在太空这个特殊场景下，复旦大学团队展示了一种“换道超车”的可能。他们利用原子层厚度材料的本征物理特性，绕过了传统硅基器件在抗辐射领域的物理瓶颈。

更重要的是，这套技术并非遥不可及的实验室样品。团队负责人周鹏教授指出，该技术可与现有硅基半导体生产线无缝对接 。这意味着它具备了从实验室走向工程应用，乃至大规模产业化的基础。

放眼未来，这项技术的应用场景远不止于通信。周鹏团队展望，基于原子层半导体的抗辐射特性，未来可以搭建星载存算一体平台，实现真正意义上的“太空算力” 。届时，卫星可以不再仅仅是将数据传回地面的“中继站”，而是在轨就能完成海量数据处理的“智能节点”。

此外，从核聚变装置的远程操控机器人，到核电站内部的巡检设备，任何存在强辐射的地面应用场景，都可能因这项技术的成熟而迎来革新 。

“青鸟”系统的成功在轨验证，是一个清晰的信号：当我们的电子器件薄到只有一个原子层时，曾经最棘手的空间辐射问题，可能将不再是问题。未来，人类探索深空的征途上，或许将随处可见这种“薄如蝉翼”却“坚不可摧”的中国方案。