宇宙射线中的高能粒子不断轰击卫星系统，对半导体器件造成持续损伤，导致通信系统平均寿命仅为数年；此问题长期制约着卫星的长期运行和成本控制。 传统的工程方案主要有两种。一是冗余设计，通过增加备份部件确保系统可靠性；二是物理防护，为半导体加装金属保护壳。但这两种方案都有根本缺陷：既未能提升器件自身的抗辐射性能，反而因增加部件和防护材料大幅增加系统重量和体积，对航天器的载荷空间造成负担。 复旦大学研究团队采用原子层半导体技术另辟蹊径。这种技术在二维平面上精密排布半导体原子，形成厚度仅为0.68纳米的超薄膜层。当宇宙射线粒子射向膜层时，其穿透效应类似光线通过超薄玻璃，对膜层结构和性能几乎不产生影响。这一设计实现了多重突破：膜层本身极轻，无需增加冗余部件或厚重防护壳，同时具备卓越的节能特性，为太空任务提供更充足的能源保障。 搭载于"复旦一号"卫星的"青鸟"系统在距地球约517公里的低地轨道上接受了真实宇宙辐射环境的考验。在轨运行9个月后，传输数据的错误率仍低于一亿分之一。相比传统方案，该系统将卫星通信系统的理论在轨寿命延长至271年，能耗降低至五分之一，重量减轻至十分之一，有望将卫星实际使用年限从现有的3年左右提升至20至30年。 卫星寿命的延长直接关系到航天任务的经济效益。更长的在轨寿命意味着更低的单位成本、更稳定的服务保障和更高的投资回报率。对通信、遥感、导航等战略性产业来说，这项技术进步将大幅提升我国航天产业的国际竞争力。该成果已于北京时间1月29日在《自然》在线发表，标志着我国在二维电子器件与系统的太空应用领域取得国际领先地位。
航天技术进步往往来自对极端环境约束的持续攻关。以材料与器件底层创新破解辐射难题，为卫星通信系统打开更长寿命、更低能耗的可能，不仅提升了单颗卫星的效能，也为星座化、规模化应用提供了更稳固的技术底座。面向更复杂任务与更长周期运行需求，如何把关键核心器件做得更可靠、更轻、更省电，将成为提升我国航天综合能力的重要着力点。