This article explores mathematical modeling strategies aimed at developing advanced stabilization techniques for fiber-optic sensors (FOS) used in space infrastructure. These sensors operate in extreme environments characterized by significant temperature fluctuations, high radiation exposure, and continuous mechanical vibrations, all of which can impact their performance. To address these challenges, this study proposes protective solutions, optimized design enhancements, and the integration of new system components to improve sensor durability and measurement precision. Numerical simulations validate the effectiveness of these solutions in maintaining sensor functionality during long-duration space missions. Additionally, the improved monitoring and control methodologies developed in this research contribute to enhanced operational efficiency and long-term sustainability in space applications. Beyond aerospace, these techniques are also applicable to harsh environments such as deep-sea exploration and underground mining, where extreme conditions demand highly resilient sensing technologies. The continued evolution of fiber-optic technologies supports the advancement of sensor systems across a wide range of industrial and scientific applications.

The increasing complexity and extended operational lifetimes of modern space infrastructure have significantly intensified the demand for reliable structural health monitoring (SHM) systems. However, the extreme space environment, characterized by radiation exposure, microgravity, ultra-high vacuum, and severe thermal cycling, imposes critical limitations on conventional electrical sensing technologies, leading to reduced measurement accuracy, instability, and long-term degradation. This review presents a comprehensive analysis of fiber Bragg grating (FBG)-based sensing technologies as a promising solution for deformation monitoring in space infrastructure. The study investigates the fundamental operating principles of FBG sensors under space conditions and systematically classifies existing FBG-based SHM architectures, including point-based, multiplexed, long-distance, and hybrid sensing systems. Furthermore, the advantages of FBG sensors—such as immunity to electromagnetic interference, passive operation, and high-resolution multipoint sensing—are critically evaluated in comparison with traditional electrical sensors. In addition, key challenges affecting the performance of FBG systems in space environments are analyzed, including radiation-induced wavelength drift, temperature–strain cross-sensitivity, signal attenuation, and long-term stability issues. The paper also highlights recent advances in interrogation techniques and network architectures that enable reliable in situ and real-time deformation monitoring of space structures. The results demonstrate that FBG-based sensing systems provide a scalable and robust framework for SHM in extreme environments while also revealing existing limitations and open research challenges. This work establishes a structured foundation for the development of next-generation intelligent monitoring systems for space infrastructure.

Spacecraft and launch-vehicle structures require lightweight multipoint monitoring under combined mechanical, thermal, and environmental loads. This study presents an analytical fiber Bragg grating (FBG) sensor-network workflow integrating reference-grating temperature compensation, regional strain assessment, opposite-surface curvature sensing, wavelength-division-multiplexing allocation, and strain-to-shape reconstruction. The deterministic compensation case is used only as a self-consistency check, whereas practical robustness is assessed through 10,000 Monte Carlo trials incorporating packaged-coefficient mismatch, temperature nonuniformity, wavelength noise, strain-transfer variation, drift, and calibration uncertainty. The calibrated estimator achieved a median strain mean absolute error of 1.73 με and a 95th-percentile error of 4.22 με. The defined finite-element benchmarks produced a maximum engine-mount truss strain of 456.2 με under the defined loads and a median full-field panel-reconstruction normalized root-mean-square error of 1.29% for 18 sensing locations with 2 με noise. Conservative WDM analysis yielded 54, 13, and 16 channels for three operating envelopes, and the prescribed random-vibration spectrum produced 6.78 g_rms. These results demonstrate a reproducible numerical proof of concept and define practical limits for compensation, spectral allocation, curvature interpretation, and inverse reconstruction; they do not constitute experimental validation or flight qualification.

Талшықты-оптикалық сенсорлар олардың ықшам өлшемдерінің арқасында құрылымдарды бақылау үшін құнды екенін дәлелдеді, бұл оларды құрылымдық элементтердің ішіне енгізуге мүмкіндік береді. Оптикалық талшықты өндірудегі жетістіктер азаматтық құрылымдардың жағдайын бағалауға арналған күрделі сенсорлық жүйелердің дамуына әкелді. Біздің зерттеуіміз деформацияны, кернеуді және температураны өлшеуде жоғары сезімталдық пен дәлдік көрсететін құрылымдық талшықты-оптикалық сенсорларды жасауға бағытталған. Құрылымдық элементтер үшін осы параметрлерді анықтауда осы сенсорлардың тиімділігін көрсететін бірнеше мысалдар ұсынылған. Талшықты-оптикалық сенсорларды құрылымдарға біріктіру арқылы біз олардың денсаулығы мен тұтастығын үздіксіз бақылай аламыз. Бұл нақты уақыттағы деректер қауіпсіз, икемді және берік азаматтық инфрақұрылымға үлес қоса отырып, алдын ала техникалық қызмет көрсетуге және ықтимал мәселелерді ерте анықтауға мүмкіндік береді.

Бұл жұмыста Fiber Bragg Grating (FBG) сенсорларының ғарыштық орта жағдайында ұзақмерзімді тұрақтылығы мен сенімділігін кешенді түрде бағалауға арналған көпфакторлы әдістеме ұсынылады. Зерттеу ғарыштық ортаға тән вакуум, кең температуралық тербелістер, иондаушы радиация және механикалық жүктемелер сияқты әсерлердің FBG сенсорларының өлшеу дәлдігіне, Bragg толқын ұзындығының уақыт бойынша дрейфіне және сезімталдық коэффициенттерінің тұрақтылығына ықпалын жүйелік тұрғыда талдауға бағытталған. Ұсынылған тәсіл сенсордың тек физикалық принциптерімен шектелмей, оның материалдық қасиеттерін, қаптама (encapsulation) технологиясын, ғарыштық құрылымға интеграция сапасын және өлшеу-интеррогация тізбегінің ұзақмерзімді тұрақтылығын біртұтас өзара байланысқан жүйе ретінде қарастырады. Әдеби деректер мен эксперименттік нәтижелерді салыстырмалы талдау FBG сенсорларының сенімділігі жекелеген элементтердің сипаттамаларымен емес, «сенсор–қаптама–құрылым–интеррогация» жүйесіндегі интерфейстердің күйі мен өзара әсерімен анықталатынын көрсетеді. Bragg толқын ұзындығы дрейфінің қаптама түріне, сенсордың орналасу аймағына және интеграция сапасына тәуелді сандық айырмашылықтары ұзақмерзімді мониторинг дәлдігін жүйелік деңгейде басқаруға болатынын дәлелдейді. Бұл жұмыс ғарыштық құрылымдардың құрылымдық денсаулығын бақылауға арналған SHM жүйелерін жобалау мен оңтайландыру үшін ғылыми негіз қалыптастырып, сенсорлық мониторинг жүйелерінің сенімділігін арттыруға және миссиялық тәуекелдерді төмендетуге бағытталған. Кілтті сөздер: FBG сенсорлары, ғарыштық орта, қаптама технологиясы, ұзақмерзімді тұрақтылық, құрылымдық денсаулықты бақылау, Брэгг толқын ұзындығы.