太空里全是高能粒子和宇宙射线,这些射线把航天器上的电子器件慢慢弄坏,甚至让它们彻底失效,这直接关系到航天器能不能长时间工作,任务能不能成功。发展出高性能、高可靠又能做得小的抗辐射技术,成了推动航天事业向轻量化、智能化、低成本发展的关键之一。为了应对空间辐射,以前的办法大多是在外面加一层厚厚的屏蔽层或者多做几套硬件备份,虽然有点用,但是会增加系统的重量、体积和耗电,跟未来航天器轻量的发展方向不太对。所以大家都在想办法找一种材料本身就不怕辐射的新东西。在中国科研工作者的努力下,复旦大学集成电路与微纳电子创新学院和复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室的团队终于取得了突破。他们花了很多年时间研究,做了一个叫“青鸟”的抗辐射射频通信系统。这个系统是基于二维材料做的,特别薄,只有一个原子层厚。研究团队负责人周鹏教授说,他们的核心创新点是在理论上的突破。他们发现,当半导体材料薄到一定程度时,它就有了很强的抗辐射能力,甚至可以说“不怕辐射”了。 从理论变成实际产品可不容易。团队成员马顺利副教授说,从选材料、做晶体管到整个系统的集成调试,每一步都有挑战。很多次实验失败了,光一轮工艺优化就花了几个月。真正的考验是在太空中。2024年9月,“复旦一号”卫星成功发射上天。这个卫星搭载了“青鸟”系统,用来在太空中做验证实验。经过9个月的时间,“青鸟”系统一直很稳定地工作着,经受住了复杂环境的考验,数据传输功能也很正常。这是世界上第一次用二维材料做的抗辐射器件在太空中验证成功。 周鹏教授解释说,“天数天算”这个概念就是说让卫星变得更聪明一点,不仅能感知环境回传数据给地面处理,还能自己处理信息和做决定。要做到这一点,卫星必须有很强的处理能力,“青鸟”这种不怕辐射的器件就是未来智能卫星大脑的理想基石。初步分析显示,如果用这种技术,数据传输效率能提高10倍左右,遇到突发事件时的响应时间也会大大缩短。 这次“青鸟”飞上太空并得到了国际认可,说明我们国家的高校在科技前沿方面做得不错。他们展示了从理论到实际产品的全链条科研能力。这次突破给全世界解决空间辐射问题提供了新思路和新方法。它对我们国家未来建设自主可控的空间基础设施、开展空间科学研究和发展商业航天都有很大帮助。中国的科技工作者正一步步在探索宇宙、建设航天强国的路上前进。