太空环境极其苛刻，对航天器电子设备是直接考验。高能粒子辐射会引发芯片性能下降、功能异常，甚至彻底损坏；而在距地表数千公里的轨道上几乎无法维修。该问题长期影响卫星通信系统的可靠性与寿命。传统抗辐射加固多依靠加厚屏蔽层、增加冗余等方式提升抗干扰能力，但往往带来重量变大、体积增大、功耗升高等代价。对质量与能源都受限的卫星而言，这种“用性能换可靠”的路径并不理想。复旦大学集成电路与微纳电子创新学院周鹏—马顺利团队选择从材料入手，将研究重点转向原子层级半导体材料。该类材料具备特殊物理性质，在原子尺度上表现为对辐射的天然耐受性。基于这一特性，团队设计并开发了新型射频通信系统，并将其昵称为“青鸟”。今年1月29日，“青鸟”系统随一颗低地球轨道卫星升空。随后九个多月的在轨运行中，系统经受了持续的太空辐射考验。研究团队以复旦大学校歌手稿照片作为信号源，开展多次太空通信与地面接收实验。结果显示，在长期辐射暴露条件下，系统仍能稳定传输，接收信号清晰、准确，未观察到性能衰减。该验证具有明确的科学意义。数据分析表明，基于原子层半导体材料的抗辐射设计，可将有关电子设备在同步轨道上的理论工作寿命提升至数百年，显著高于现有卫星的设计寿命。同时，该系统能耗仅为传统抗辐射系统的几分之一，意味着卫星可采用更小容量的电池或太阳能电池板，从而降低整星重量。面向产业应用，这一突破具备现实价值：更轻、更耐用、更省电的星载设备有望降低卫星制造与发射成本，推动全球卫星互联网加速部署；长寿命、高可靠的太空电子器件也将为深空探测任务提供关键支撑，扩展任务持续时间与可达范围；同时，技术路径的验证将促进原子层材料从基础研究走向工程化应用，为我国航天产业的自主创新打开新的空间。该研究成果已于北京时间1月29日在国际顶级学术期刊《自然》主刊发表，题为《面向星载通信的原子层级抗辐射射频系统》。这意味着原子层半导体材料从实验室走向航天应用迈出关键一步，也提示空间电子技术正在进入新的阶段。
空间技术的竞争，不只发生在轨道与载具层面，也发生在材料与器件这些“看不见”的环节。把“可靠”做得更轻、更省、更久，意味着在同样的发射能力下，能够承载更强的信息能力与更大的任务边界。此次在轨验证所展示的新思路也提醒我们：面向未来的航天工程，需要以基础研究的突破带动工程体系升级，在持续验证与规模应用中沉淀标准与能力，从而为空间探测与天地一体化信息网络奠定更扎实的底座。