在人造衛星領域，通信系統的重要性不言而喻，然而其平均壽命卻僅有數年。這背后的“元兇”正是太空環境中無處不在的宇宙射線，它們如同“槍林彈雨”，會對通信系統所使用的半導體電子器件性能造成嚴重損傷。

為攻克這一難題，復旦大學的周鵬、馬順利團隊經過不懈努力，成功研發出“青鳥”原子層半導體抗輻射射頻通信系統（以下簡稱“青鳥”系統）。這一創新成果意義重大，它不僅將衛星通信系統的理論在軌壽命大幅延長至271年，還把能耗降低到傳統方案的五分之一，重量更是縮減至原來的十分之一左右。更為可觀的是，它有望使人造衛星的使用年限從3年左右提升至20 - 30年。

近期，“青鳥”系統搭載“復旦一號”衛星平臺進入太空，在國際上首次完成了二維電子器件與系統的“超長壽命”“超低功耗”實地在軌驗證。北京時間1月29日凌晨，國際權威學術期刊《自然》在線發表了這一重要成果。

傳統半導體器件在太空中的應用面臨諸多困境。周鵬教授介紹，為使傳統半導體器件能在太空正常工作，通常有兩種方案。一種方案是增加半導體部件數量，比如將原本的一個部件增加到十個，即便有一個損壞，其余九個仍可繼續工作；另一種方案則是給半導體加上金屬材質的保護殼，盡可能阻擋宇宙射線粒子。然而，這兩種方案都未能從根本上提升器件本身的抗輻射性能，只是“治標不治本”，而且還會顯著增加重量和體積，給航天衛星極為有限的載荷空間帶來沉重負擔。

“青鳥”系統采用的原子層半導體則巧妙地化解了這一難題。所謂原子層半導體，是將半導體原子在二維平面上進行有序排布，形成僅有一個或幾個原子厚度的單層膜。當宇宙射線粒子射向這層膜時，就如同光穿過一層超薄玻璃，幾乎不會對膜本身造成影響。這層厚度僅0.68納米的膜不僅重量極輕，無需增加備份部件或厚重的防護殼，還具備高度節能的特性，能夠為依賴太陽能或有限星載電池的太空任務提供更多能源保障。

馬順利副教授表示，“青鳥”系統通過“復旦一號”在距地球約517公里的低地軌道上接受了現實考驗。在軌運行9個月后，其傳輸數據的錯誤率仍低于一億分之一，充分證明了該系統在真實宇宙輻射環境下長期工作的穩定性與可靠性。