| Разработчики: | Российские космические системы (РКС) |
| Дата премьеры системы: | 2021/09/23 |
| Отрасли: | Космическая отрасль, Электротехника и микроэлектроника |
Основные статьи:
2021: Начало производства МЭМС для перспективных спутников
23 сентября 2021 года компания «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») сообщила, что начала производство чувствительных элементов микроэлектромеханических систем (МЭМС) последнего поколения. Эти отечественные серийные микрокомпоненты станут основой гироскопов и акселерометров, которые будут устанавливаться на перспективные космические аппараты – от кубсатов до межпланетных станций. Воздушным, наземным беспилотным системам и промышленной технике применение МЭМС обеспечит автономную высокоточную навигацию.
Каждый чувствительный элемент инерциального датчика – это твердотельный кристалл, который преобразует внешние воздействия ускорения и вращения в электрические сигналы. Сами кристаллы выполнены по технологии микроэлектромеханических систем, которую РКС развивает с 2007 года.
 | «Скомбинированные в инерциальную систему массой до 100 г, с габаритами менее 5х5х5 см и низким энергопотреблением, такие датчики рассчитывают и анализируют перемещения объекта и сохраняют данные о его местоположении и ориентации в пространстве. Решения на основе таких чувствительных элементов обладают высоким потенциалом использования в аэрокосмической технике и промышленной индустрии, в частности, в системах автономной ориентации и навигации в межпланетных миссиях, когда заданы жесткие массогабаритные требования космического аппарата и нет возможности удаленного управления им», - говорит инженер-исследователь Центра микроэлектроники РКС Максим Харламов. |  |
Среди отечественных датчиков-акселерометров, измеряющих ускорение, самый точный – с кварцевым маятником внутри. Акселерометры с кварцевым маятником уже используются на возвращаемых космических кораблях «Союз-ТМА». Достижения разработчиков Центра микроэлектроники РКС позволили реализовать серийное производство маятников из кварца с характеристиками высокой точности в воспроизводимости геометрии, а значит – и точности самого датчика с одновременным снижением себестоимости.
Другие чувствительные элементы – кремниевые – применяются в акселерометрах благодаря освоенности и низкой стоимости технологий микрообработки. Богатый опыт технологов РКС по формированию микроструктур в кремнии позволил наладить производство массива исполнений этих одноосевых чувствительных элементов: кремниевых маятников с балочным подвесом, с торсионным подвесом, маятников с магнитоэлектрической обратной связью, маятников для инклинометра, кольцевых кремниевых резонаторов для гироскопа – во всех этих конструкциях отклонения ключевых размеров чувствительных элементов составляют менее 1 мкм.
Перспективным направлением развития инерциальных датчиков признана разработка комбинированных инерциальных систем на одном кристалле. Холдинг РКС освоил формирование сложных 3D-микроструктур с применением сращивания пластин - это позволит создавать многоосевые акселерометры и гироскопы на одном герметизированном вакуумированном кристалле по технологии Wafer-Level packaging, когда инерциальная система выполнена в бескорпусном варианте.
| | «Решение продиктовано непрерывно растущими требованиями к массогабаритам космических аппаратов. В дальнейшем такие системы ориентации дополнят классические – по звездам или по магнитному полю Земли, позволив значительно снизить вес и энергопотребление спутников», - отмечает заместитель руководителя отдела разработки микромеханических систем РКС Андрей Корпухин. | |
Серийное производство многообразия микроэлектромеханических систем чувствительных элементов и других образцов high-end электроники на собственной производственно-технологической платформе позволило РКС отойти от практики поштучного, «ручного» изготовления чувствительных элементов. На сентябрь 2021 года они изготовляются только на пластине групповым методом без «человеческого фактора». Так многократно повышается надежность, скорость изготовления элементов и снижается их себестоимость.
