• 1 мин. чтения

РКС начали производство новых микроэлектромеханических систем для перспективных спутников

РКС начали производство новых микроэлектромеханических систем для перспективных спутников

Производство нового для российского рынка поколения чувствительных элементов микроэлектромеханических систем (МЭМС) открывается в холдинге «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос»).

Эти отечественные серийные микрокомпоненты станут основой инновационных 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 нового 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.

Инженер-исследователь Центра микроэлектроники РКС Максим ХАРЛАМОВ: «Скомбинированные в инерциальную систему массой до 100 г, с габаритами менее 5×5×5 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».

Среди отечественных датчиков-акселерометров, измеряющих ускорение, самый точный — с кварцевым маятником внутри. Сегодня 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 уникальными характеристиками по точности и 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 максимальные отклонения ключевых размеров чувствительных элементов составляют менее 1 мкм.

Сегодня самым 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.

Заместитель руководителя отдела разработки микромеханических систем РКС Андрей КОРПУХИН: «Решение продиктовано непрерывно растущими требованиями к массогабаритам современных космических аппаратов. В будущем такие системы ориентации дополнят классические — по звездам или по магнитному полю Земли, позволив значительно снизить вес и энергопотребление спутников».

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. Сейчас они изготовляются только на пластине групповым методом без «человеческого фактора». Так многократно повышается надежность, скорость изготовления элементов и снижается их себестоимость.