问题：航天器长期轨运行要持续面对复杂的空间辐射环境。高能粒子、宇宙射线等会引起电子器件阈值漂移、噪声增加、性能衰退——甚至出现突发失效——直接影响卫星通信、遥感载荷和姿控系统的稳定性。由于在轨维修难度极高，一旦核心电子系统故障，往往导致任务寿命明显缩短，甚至被迫提前终止，成本与风险随之上升。随着深空探测、高轨平台和星座组网等任务增多，空间电子系统对“长寿命、低功耗、小体积、高可靠”的要求更加迫切。 原因：目前主流抗辐射思路主要依赖“外加防护”或“系统冗余”，如加厚屏蔽层、采用加固电路和备份模块等。这些方法能提升抗辐射容限，但常带来重量增加、体积变大和功耗上升，挤占有效载荷与能源预算，与航天系统轻量化、低成本、规模化部署的趋势存在矛盾。另一上，二维材料器件被认为具备先天抗辐射潜力，但以往研究多停留在仿真和地面辐照实验阶段，难以完整复现太空辐射场的能谱、通量及多物理耦合效应，缺少在轨长期运行数据支撑，限制了其工程化应用。 影响：复旦大学集成电路与微纳电子创新学院、集成芯片与系统全国重点实验室周鹏—马顺利团队研制的“青鸟”原子层半导体抗辐射射频通信系统，依托2024年9月24日发射的“复旦一号（澜湄未来星）”卫星平台开展空间实验，首次在国际上实现基于二维电子器件与系统的在轨验证，补上了该方向长期缺乏“太空实证数据”的关键短板。团队还完成了以“复旦大学校歌”为信号的太空通信传输，以此致意我国首颗人造地球卫星东方红一号的历史性发射。涉及的成果以《面向星载通信的原子层级抗辐射射频系统》为题发表于《自然》主刊，显示原子层半导体在真实辐射环境中具备稳定工作的可行性，为新体制空间电子系统提供了可验证的技术依据。 对策：围绕空间辐射对半导体器件造成损伤的物理机制，团队从理论推导提出：原子层级超薄材料在辐射条件下的诱导损伤累积有望更低，从而形成更强的“本征抗辐射”能力。在工程实现上，团队将原子层半导体器件与射频通信需求结合，搭建系统级验证平台，打通“材料—器件—电路—系统—在轨环境”链路，通过卫星载荷运行数据验证其长期稳定性与可靠性。该路径的核心在于，将抗辐射能力从“被动加固”转向“材料与器件本征免疫”，为减重、降耗、延寿提供新的系统方案。 前景：业内认为，原子层半导体太空电子学的探索有望在多类前沿任务中发挥作用：其一，面向星座化卫星互联网，低功耗与高可靠有助于提升整星能效与寿命；其二，面向深空探测与高辐射轨道环境，本征抗辐射能力有望减少对重型屏蔽与冗余的依赖，提高有效载荷占比；其三，面向星际通信与未来空间基础设施建设，轻量化电子系统将带来更高的任务扩展性。下一步仍需在更长周期、更复杂工况下开展系统验证，并推进工艺一致性、批量制造与整星级工程适配，形成从关键器件到系统集成的可复制能力，服务我国空间电子器件迭代升级与自主可控。
空间探索进入高密度发射与长周期任务并行的新阶段，决定航天器“能走多远、能在轨多久”的，往往不仅是火箭推力与载荷能力，更取决于关键电子器件在辐射环境中的稳定运行。“青鸟”随“复旦一号”完成在轨验证，展示了利用材料本征优势破解抗辐射难题的新路径。面向未来，持续打通基础研究、工程验证与产业化链条，才能把更多“在轨可用”的原创成果转化为可持续的空间能力与发展动力。