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青鸟系统是复旦大学周鹏-马顺利团队研制的原子层半导体抗辐射射频通信系统,依托"复旦一号(澜湄未来星)"卫星平台,在国际上首次实现二维电子器件与系统的在轨验证,相关成果于2026年1月29日发表于《自然》主刊。 技术原理与核心突破 材料创新:系统采用单层二硫化钼(MoS₂)作为核心材料,厚度仅0.68纳米,相当于头发丝直径的十万分之一。原子层半导体通过"空间辐射免疫"机制实现抗辐射——高能粒子像穿过透明玻璃一样直接穿透材料,几乎不产生累积损伤,这与传统硅基器件"硬抗"辐射的路径完全不同。 工程实现:团队基于成熟的晶圆级二维工艺,设计并制备了4英寸抗辐射集成射频发射机-接收机系统,实现了从材料生长、晶体管制备到芯片设计、系统集成的全链条自主研发,并开发了面向二维器件的自主设计工具。 性能优势 超长寿命:在轨运行9个月后,传输数据误码率仍低于10⁻⁸。在地球同步轨道(GEO)等更恶劣辐射环境下,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(约100倍)。 超低功耗:发射机-接收机链路功耗不足传统硅基射频系统的五分之一,显著降低星上能源需求。 轻量化:无需厚重的金属屏蔽层和冗余备份设计,重量可降至传统方案的十分之一左右,大幅减轻卫星载荷负担。 在轨验证实例 2024年9月24日,"青鸟"系统搭载"复旦一号(澜湄未来星)"卫星发射升空,进入距地球约517公里的低地球轨道。研究团队将"复旦大学校歌"的原始手稿照片存入系统存储器中,完成了以校歌为信号的太空星内通信传输,经卫星天线发射返回地面站解码后,信号复原准确无误,验证了系统在真实宇宙辐射环境下的长期工作稳定性。 应用前景 这项突破开辟了"原子层半导体太空电子学"创新领域,为深空探测、高轨卫星、星际通信等前沿太空任务提供了理想选择。未来还可应用于卫星互联网、地外基地建设,以及核聚变探测等极端辐射环境下的电子系统。AI生成,(工具:夸克,腾讯元宝)配图是AI生成的,(工具:混元)
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2026-01-29 12:42浙江杭州
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