问题：轨航天器的通信与电子系统长期处于高能粒子、宇宙射线等辐射环境中，器件参数漂移、性能退化甚至失效的风险较高。与地面设备不同，星载电子系统一旦在太空发生故障，往往难以维修或更换，可靠性因此成为影响任务寿命、成本与能力边界的关键因素。尤其是高轨与深空任务中，辐射更强、任务周期更长，对通信载荷的抗辐射能力提出更高要求。 原因：传统工程手段主要依赖“加屏蔽”和“多备份”。一上通过加厚屏蔽层抵御辐射，另一方面通过冗余电路与加固设计提升容错能力。这类方案确实能提高可靠性，但通常伴随体积增大、重量上升、功耗增加等代价。航天发射对载荷质量与能耗高度敏感，新增的重量与功率会压缩有效载荷能力，并抬升全寿命周期成本。在“抗辐射”与“轻量化、低功耗”的双重约束下，通信载荷面临明显的技术瓶颈。 影响：针对上述难题，复旦大学周鹏、马顺利团队提出从材料本征特性入手：当半导体薄至单原子层级时，高能粒子可能更容易穿透材料而不造成显著累积损伤，从而降低辐射长期作用带来的失效风险。基于此认识，团队研制了以二维半导体为核心的原子层半导体抗辐射射频通信系统“青鸟”，并在晶圆级工艺上实现4英寸流片，为星载应用提供了工程化基础。2024年9月24日，搭载该系统的“复旦一号”卫星在山东发射升空，进入约517公里高度的低地球轨道并开展在轨测试。团队将校歌原始手稿照片等信息写入系统存储器，完成星内通信传输与地面站解码验证，回传信号复原准确。根据团队披露的数据，在轨运行约9个月后，“青鸟”系统的数据传输误码率仍低于10-8，显示出较好的在轨稳定性与抗辐射能力。团队同时给出理论评估：在辐射更严酷的地球同步轨道条件下，该系统理论在轨寿命预计可达271年，较传统硅基方案提升约100倍，功耗有望降至传统系统的五分之一以下。若有关指标在更多轨道与任务条件下持续验证，有望明显提高卫星通信系统的寿命、可靠性与任务可用时间，并在一定程度上改变“靠屏蔽换可靠”的成本结构。 对策：从工程实现看，原子层半导体走向星载应用不仅取决于材料突破，也依赖系统级协同。除材料与工艺外，还需补齐设计工具与方法学短板：二维半导体器件模型、工艺波动控制、射频电路与系统集成等环节，与成熟的硅基生态存在差异。为此，研发应同步推进器件建模、版图与电路设计流程、可靠性评估体系以及与卫星平台的接口验证，形成可复用、可量产的“材料—器件—电路—系统—在轨验证”闭环。对行业而言，还需结合不同轨道的辐射谱、热环境与任务负载强度，建立更细化的测试与鉴定流程，推动新材料器件从“可用”走向“可规模应用”。 前景：原子层半导体抗辐射射频系统的在轨验证，为下一代星载通信载荷提供了新的技术路径。其潜在价值不仅在于减重与降耗，也在于延长在轨寿命、降低维护与替换频次，从而提升星座系统的整体效益。面向深空探测、高轨通信、星际链路等场景，超长寿命与低功耗有望缓解能源与可靠性约束，为更复杂的星载网络与长期运行任务提供支撑。同时，产业化落地仍需跨越长期可靠性数据积累、批量一致性、封装互连与系统级抗扰等门槛，相关成果能否形成通用平台，取决于后续多任务、多轨道的持续验证与工程体系完善。
从东方红一号到“青鸟”翱翔太空，中国航天科技正加速从追赶走向引领。这项突破不仅验证了基础研究的转化潜力，也反映了以“小材大用”推动技术跃迁的创新思路。随着量子通信、深空探测等国家重大工程持续推进，原子层半导体技术有望成为我国提升太空能力的重要支点，为人类迈向更深远的星空贡献中国方案。