复旦大学科研团队把校歌存入重量几十克的芯片送上太空，九个月后传回的信号误码率低于一亿分之一，这项实验背后的技术可能将彻底改变人类探索宇宙的方式。

2024年9月，“复旦一号”卫星带着一块特殊的芯片进入距地球517公里的轨道，这块芯片存储着《复旦大学校歌》的原始手稿照片。

在轨运行九个月后，该芯片传输数据的误码率仍低于一亿分之一。

复旦大学团队基于原子层级薄的二维半导体材料，制作的“青鸟”系统厚度仅0.68纳米，宇宙射线粒子可以像“光穿过玻璃”一样直接穿过而几乎不造成伤害。这项研究开辟了全新的“原子层半导体太空电子学”领域。

01 技术破局

航天电子领域长期面临太空辐射导致器件性能退化的难题，传统硅基电子系统在无特殊防护的情况下，平均在轨寿命仅约三年。

当前主流的抗辐射方案主要是增加屏蔽层或采用冗余加固电路，但这会显著增加系统重量、体积和功耗。

复旦大学周鹏教授形象地解释传统方法要么“加人”（增加部件冗余），要么“穿衣服”（增加防护外壳），但都未能提升器件本身的抗辐射性能，只是“治标不治本”。

“青鸟”系统基于单层二硫化钼（MoS₂）材料，制作出的原子层半导体射频通信系统从根本上改变了抗辐射的设计理念。

02 性能飞跃

“青鸟”系统的核心优势可以概括为 “超长寿命、超低功耗、极致轻量”。

即使是辐射环境更为恶劣的地球同步轨道上，该系统的理论在轨寿命预计可达271年，较传统硅基系统提升两个数量级。

系统功耗表现同样惊人，其发射机-接收机链路的功耗不足传统硅基射频系统的五分之一。这对依赖太阳能或有限星载电池的太空任务意义重大。

与此同时，系统重量实现了大幅“瘦身”，约为传统方案的十分之一。这为航天器节省了宝贵的载荷空间。

03 验证之路

从理论设想到太空验证，“青鸟”系统的研发历程充满挑战。五年时间，团队从材料选择开始，到元器件制作、电路设计、联合调试，打通了技术链条上的所有环节。

团队专门对原子层半导体材料及器件进行了地面模拟辐照实验，采用的辐射剂量达到10兆拉德，这是国内目前能达到的最高剂量水平之一。

2022年，团队获得将芯片搭载“复旦一号”卫星平台的机会，随后展开制备通信系统、将芯片与卫星平台对接的复杂系统工程。

团队在研发过程中填补了多项空白，例如采用原子层半导体材料制作元器件时，因缺乏成熟设计工具，团队自己开发了一套工具。

04 行业冲击

“青鸟”系统的成功验证，将直接推动人造卫星的使用年限由3年左右提升至20-30年。

这一突破使得卫星制造商和运营商能够大幅降低维护和更替成本，同时提高卫星服务的连续性和可靠性。

这一技术有望改变卫星设计理念，使卫星能够携带更多科学仪器或通信设备，而不必担心辐射损伤问题。

周鹏教授指出，该系统在长寿命与低功耗方面的天然优势，使其在规模化应用后，全生命周期成本将显著低于传统抗辐射方案。

05 应用前景

“青鸟”技术具有广泛的应用前景。太空应用方面，该系统能为深空探测、高轨卫星等长周期、能源受限任务提供独特竞争力。

地面高辐射环境同样适用，包括核电站监测、核聚变装置内部探测、危险环境救援机器人等领域。核工业中高辐射场景的巡检机器人也将从中受益。

团队正在探索基于该技术的星载算力平台，实现太空中的实时信息处理。太空计算正从“天感地算”向“天数天算”转变，相关数据显示：卫星在轨完成数据分析，传输效率可提升10倍，应急响应时间缩短约70%。

周鹏教授表示，“青鸟”系统的工艺设计与现有产能完全兼容，可以直接投产，因此量产并非难事，且后续成本还能进一步降低。

06 潜在挑战

尽管“青鸟”系统展现出巨大潜力，但其商业化仍面临多重挑战。长期可靠性需进一步验证，目前的在轨测试仅为九个月，而航天器往往需要数年至数十年的稳定运行。

大规模量产的成本控制也是一个问题，虽然团队表示工艺与现有产能兼容，但新材料和新工艺的规模化生产仍需时间和资源投入。

国际竞争与技术迭代同样值得关注。随着太空经济成为全球热点，各国均在加紧研发新一代航天电子技术，技术领先窗口期可能有限。

商业航天市场对成本的敏感度较高，如何平衡先进技术与成本效益，是“青鸟”技术产业化必须面对的现实问题。

尽管存在风险，但“青鸟”系统展现的技术优势和市场潜力不容忽视。周鹏教授认为这是一个价值可达数十亿甚至百亿美元级别的潜在市场。

随着“复旦一号”卫星继续绕地球飞行，“青鸟”芯片仍在稳定工作，实时证明着原子层半导体对宇宙射线的免疫力。

在距离地球三万六千公里的地球同步轨道上，传统卫星电子器件正遭受着比低轨道强得多的辐射轰炸。而根据理论测算，“青鸟”系统在那里仍可工作271年。

地面控制中心屏幕上跳动的数据，无声宣告着中国科研团队不仅将校歌送上了太空，更可能将人类航天电子技术推进到一个全新时代。从近地轨道到深空探测，中国正为人类探索宇宙铺设一条更可靠、更持久的电子通路。