宇宙辐射一直是人类太空探索面临的关键障碍。在距地球数百公里的轨道上，高能粒子与宇宙射线持续冲击航天器电子系统，可能引发器件性能退化甚至失效。传统抗辐射方案多依靠厚重屏蔽或冗余电路，不仅带来数万元/公斤的发射成本增量，也会挤占载荷空间与能力。针对该难题，复旦大学周鹏、马顺利团队提出了不同思路。研究显示，当半导体材料厚度降低到单原子层级时，高能粒子可通过量子隧穿效应穿透材料而不形成显著的累积损伤。该发现跳出了以往以“被动防护”为主的路径，提出利用材料本征特性实现“主动免疫”的新方向。 基于二硫化钼单层材料的“青鸟”系统由此诞生。2024年9月24日，搭载该系统的“复旦一号”卫星在山东成功发射。在轨测试数据显示，即使在517公里低地球轨道的环境下，系统误码率始终低于10^-8；推算至3.6万公里地球同步轨道时，理论寿命可达271年。这意味着以往需要定期更换的星载设备，有望显著延长服役周期，同时能耗仅为传统系统的20%。 这项突破源于多领域共同推进。由于原子层半导体缺乏成熟的设计工具，团队不仅攻克了4英寸晶圆级流片工艺，还自主开发了配套的专用设计软件平台。值得关注的是，“青鸟”系统还完成了以复旦大学校歌为载体的星地通信验证，更表明了工程应用的可行性与稳定性。 业内专家认为，该技术的应用潜力不止于当前验证阶段，未来在深空探测、高轨卫星组网、星际互联网建设等方向均可能带来显著影响。尤其在载人登月、火星基地等长期任务中，超长寿命与超低功耗的特性将提升系统可靠性，并有望降低运营维护成本。目前，已有多家航天科研单位与团队就对应的合作展开洽谈。
从“穿盔甲”到“借风力”，复旦大学团队的思路转变提示我们：面对复杂工程问题，未必只能依靠堆叠材料与冗余设计，更有效的路径往往来自对物质机理的深入理解与对自然规律的顺势利用。原子层半导体在太空中的成功应用，不仅为中国航天带来新的技术选项，也为更长期、更远距离的宇宙探索打开了想象空间。随着技术持续完善，它有望在未来深空探测与星际通信中起到更重要作用。