https://russianspacesystems.ru/2021...o-novykh-mikroyelektromekhanicheskikh-sistem/
Производство нового для российского рынка поколения чувствительных элементов микроэлектромеханических систем (МЭМС) открывается в холдинге «Российские космические системы». 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.
«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».
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.
