Т.И. Мурашкина1, В.А. Бадеев2, М.В. Кузнецова3, Е.А. Бадеева4, А.Н. Митрошин5

1–5 ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» (г. Пенза, Россия)
1 1timurashkina@mail.ru, 2 vladbadeev4464@gmail.com, 3 kmvnio@yandex.ru, 4 badeeva_elena@mail.ru

Постановка проблемы. Для измерения низкого давления (диапазон измерения 100–500 г/см2) в узких полостях и пространствах с неровными поверхностями систем жизнеобеспечения (СЖО) авиакосмических объектов до настоящего времени используют электрические средства измерений, которые небезопасны для здоровья космонавтов, так как возможен пробой электрической части измерительной системы СЖО или электромагнитное воздействие со стороны средства измерений на тело человека. Помимо данного факта, известные средства измерения давления имеют большие габаритные размеры и большую (до 30%) инструментальную составляющую погрешности измерения, обусловленную взаимодействием датчика с объектом измерения.

Цель. Разработать малогабаритные волоконно-оптические датчики (ВОД) низкого давления, функционирующие в узких полостях с неровными поверхностями СЖО авиакосмических объектов.

Результаты. Созданы две конструкции ВОД низкого давления, реализующие волоконно-оптический аттенюаторно-отражательный способ преобразования оптических сигналов непосредственно в микро-оптико-механической системе измерительного преобразователя, соединяющего преимущества аттенюаторного и отражательного измерительных преобразователей давления. Доказано, что особое конструктивное исполнение воспринимающего элемента и внешнего корпуса ВОД низкого давления позволяет снизить погрешность измерения в 3–5 раз.

Практическая значимость. Высокоточные ВОД низкого давления аттенюаторно-отражательного принципа преобразования оптических сигналов могут быть использованы для измерения низкого давления в узких полостях с неровными поверхностями: в скафандрах космонавтов, в узких трубопроводах СЖО космонавтов и медицинских СЖО.

Мурашкина Т.И., Бадеев В.А., Кузнецова М.В., Бадеева Е.А., Митрошин А.Н. Волоконно-оптические датчики низкого давления для космических систем жизнеобеспечения // Биомедицинская радиоэлектроника. 2026. T. 29. № 1. С. 24−29. DOI: https:// doi.org/10.18127/j156 04136-202601-05

1. Камалетдинова Г.Р., Курмазенко Э.А., Хабаровский Н.Н. и др. Влияние конструктивных особенностей регенерационных систем жизнеобеспечения на эффективность обслуживания экипажем: предварительный анализ 105-и суточного эксперимента. 8-я Междунар. конф. «Авиация и Космонавтика – 2009», М.: МАИ, 2009. С. 107–114.
2. Самсонов Н.М., Бобе Л.С., Гаврилов Л.И., Кочетков А.А. и др. Регенерационные системы жизнеобеспечения экипажей космических станций // Изв. РАН. Сер.: Энергетика. 2009. № 1. С. 61–68.
3. Серебряков В.Н. Основы проектирования систем жизнеобеспечения экипажа космических летательных аппаратов. М.: Машиностроение. 1983. 163 с.
4. Мурашкина Т.И., Бадеев В.А. Измерение низкого давления в космических системах жизнеобеспечения // Новые технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии: Материалы Междунар. конф. NT + ME`25 (Гурзуф. С 1 июня по 8 июня 2025 г.). 2025. С. 204–208.
5. Барер А.С., Вакар М.И., Филипенков С.Н. и др. Медицинское обеспечение космонавтов в открытом космическом пространстве // Физиологические проблемы невесомости / Ред. О.Г. Газенко, И.И. Касьян. М. 1990. С. 179–197.
6. Носовский А.М., Осипов Ю.Ю., Поздняков С.В., Каминская Е.В. Сингулярный анализ частоты сердечных сокращений и уровня энерготрат космонавтов в условиях внекорабельной деятельности в разные промежутки времени // Биомедицинская радиоэлектроника. 2016. № 10. С. 13–16.
7. Катунцев В.П., Осипов Ю.Ю., Филипенков С.Н., Тарасенков Г.Г., Краснов А.Н. Российский опыт медицинского обеспечения внекорабельной деятельности космонавтов, проведенной с борта Международной космической станции. в 2001–2015 гг. // Медицина экстремальных ситуаций. 2016. №1 (55). С. 8–18.
8. Мурашкина Т.И., Бадеева Е.А., Кукушкин А.Н., Бадеев В.А., Плотникова Е.Ю., Васильев Ю.А., Истомина Т.В. Медицинский волоконно-оптический датчик угла наклона // Медицинская техника. 2024. № 5(347). С. 11–13.
9. Бадеева Е.А., Мурашкина Т.И., Васильев Ю.А., Геращенко С.И., Бростилова Т.Ю. Проблемные вопросы применения волоконно-оптических датчиков давления в медицинской практике // Новые технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии. Материалы Международной конференции NT + M&Ec`2021. Весенняя сессия. Москва. 2021. С. 16–32.
10. Базаев Н.А. Разработка системы автономного искусственного жизнеобеспечения пациентов с хронической почечной недостаточностью // Биомедицинская радиоэлектроника. 2020. № 24. С. 57–67.
11. Джексон Р.Г. Новейшие датчики/ пер. с англ. М.: Техносфера. 2007. 384 с.
12. Мурашкина Т.И., Бадеева Е.А. Волоконно-оптические приборы и системы: Научные разработки НТЦ «Нанотехнологии волоконно-оптических систем» Пензенского государственного университета» Ч.1. СПб.: Политехника. 2018. 187 с.
13. Патент на изобретение РФ 2740538. Способ преобразования светового потока и реализующий его волоконно-оптический датчик давления / Е.А. Бадеева, Т.И. Мурашкина, Д.И. Серебряков, А.В. Бадеев. 2021.
14. Патент на изобретение РФ 2829195. Волоконно-оптический датчик давления / Т.И. Мурашкина, Е.А. Бадеева, Д.И. Серебряков, В.А. Бадеев, Н.А. Хасаншина. 2024.
15. Бадеева Е.А., Мурашкина Т.И., Истомина Т.В., Славкин И.Е., Бадеев В.А. Малогабаритный ВОД давления с компенсационным каналом // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии: Сб. трудов XVII Междунар. науч.-практ. конф. М.: Ассоциация выпускников и сотрудников ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 2020. С. 204–207.