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kaiyun sports 卫星通讯系统“无视”天地辐射
通讯系统对东说念主造卫星来说至关迫切，但其平均寿命仅少见年。这是因为天外充满着天地射线的“冲锋陷阵”，会酿成通讯系统使用的半导体电子器件性能损害。但复旦大学周鹏、马凯旋团队研发的“青鸟”原子层半导体抗辐射射频通讯系统（以下简称“青鸟”系统），不仅将卫星通讯系统的表面在轨寿命延迟到271年，把能耗镌汰到传统决策的五分之一，分量更是“瘦身”到原本的异常之一傍边，并有望将东说念主造卫星的使用年限由3年傍边提高至20年—30年。
近期，“青鸟”系统依托“复旦一号”卫星平台投入天外，在外洋上初度达成了二维电子器件与系统的超龟龄命、超低功耗实地在轨考证。北京时辰1月29日，外洋学术期刊《当然》在线发表了该效能。
提高空间任务竞争力
“传统半导体器件思要在天外中普通使用，要么‘加东说念主’，要么‘穿穿着’。”复旦大学集成电路与微纳电子革命学院副院长周鹏讲明形象地解释，“‘加东说念主’便是加多半导体的部件，举例把原先的1个部件加多到10个，即使1个坏了，还有9个不错不绝责任。‘穿穿着’便是给半导体加一个金属材质的保护壳，将天地射线粒子尽可能挡在外面。”但不管“加东说念主”如故“穿穿着”，王人未能提高器件自身的抗辐射性能，不仅“治标不治本”，还会大幅加多剧量、体积，为航天卫星“寸土寸金”且极其有限的载荷空间带来极大包袱。
“青鸟”系统领受的原子层半导体高明地处理了这个问题。所谓原子层半导体，指的是将半导体原子在二维平面上进行排布，形成唯有一个或几个原子厚度的单层膜。与硅这种传统的三维体相半导体不同，今日地射线粒子射向这层膜时，就像光穿过一层超薄玻璃，险些不会伤害这层膜自身。这层唯有0.68纳米厚度的膜不仅自身分量超轻，也无需加多备份部件或是安定的驻扎壳，还具有高度节能特质，为时常依赖太阳能或有限星载电板的天外任务提供更多动力保险。
不管在大地上作念若干表面考证，王人无法十足模拟信得过天外中的复杂辐射场。复旦大学集成电路与微纳电子革命学院副讲明马凯旋先容，通过“复旦一号”，“青鸟”系统在距地球约517公里的低地轨说念上，通过了本质考试，揭示了该系统在信得过天地辐射环境下的永久责任褂讪性与可靠性。“在轨运行9个月后，传输数据的伪善率仍低于一亿分之一。”他说。
该期间约略极大提高天外数据的处理效能。“以前，咱们讨论把联系期间部署到天外中，进行图像处理等方面的及时蓄意。这么就不需要将数据传送回大地。”周鹏说，“青鸟”系统考证的原子层半导体抗辐射才气，约略确保卫星上的电子系统乃至整颗卫星运行可控、褂讪，为深空探伤、高轨卫星、星际通讯、天外蓄意等前沿空间任务奠定了特有竞争力。
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“青鸟”系统从假想到制造，团队克服重重难过，达成所有这个词门径十足自研。“这项效能花了咱们约5年的时辰，仅恭候卫星放射的时辰窗口就用了一年傍边。”马凯旋先容，从材料选拔运行，到元器件制作、电路假想、鸠合调试……仅一轮实验走下来就得半年。
团队的攻坚克难同期填补了多项空缺。“举例，咱们领受了原子层半导体材料来制作元器件，却莫得联系的熟习假想器用，是以我方招引了一套器用。当今，咱们是国内惟一约略进行联系假想的团队。”
马凯旋先容，该效能以前有望产业化。“除了将抗辐射的中枢效能产业化，咱们依然建树起来的制造链条也不错与产业界对接。”周鹏暗意，“青鸟”系统的工艺假想与现存产能十足兼容，不错顺利投产，因此量产并箝制事，且后续老本还能进一步镌汰。
除了天外，在大地的高辐射环境中，原子层半导体期间也大灵验武之地。“举例，核工业亦然高辐射场景，东说念主们但愿用机器东说念主来承担联系责任，原子层半导体就约略助其胜任。”周鹏说。（科技日报上海1月29日电）
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