當航天員在太空想知道自己有多重時，他們是這么做的

神舟十八號乘組已入住“太空之家”一月有余，航天員在此期間順利完成了身體質量的測量。為什么要進行身體質量的測量？如何在微重力環境下開展測量？用以測量的儀器進行了哪些改進與升級？讓我們一探究竟。

“身體質量”，

監測航天員在軌健康的指標之一

身體質量，是人體最基本的生理指標之一，穩定的身體質量是身體健康的基本標志，身體質量的變化反映了人體新陳代謝的運行狀況。在太空中，身體質量的測量對于監測航天員的健康和生理變化非常關鍵，特別是在長期駐留任務中，定期監測身體質量不僅可以幫助調整航天員飲食結構、鍛煉計劃及工作負荷，還可以進行空間疾病的預測及安全防護的設計。

△神舟十八號乘組航天員李聰在軌測量身體質量

在軌人體質量測量在生命科學研究中也起到重要作用。準確的身體質量測量指標，可用于研究人體在微重力條件下體液流失、肌肉萎縮等現象，可以研究長期微重力條件下的人體新陳代謝效率及在軌的生理反應等。

質量測量儀，

在軌測量人體質量的好“幫手”

在地面進行人體質量測量的方法有很多，但一般不適合太空應用。在軌進行質量測量需要克服微重力環境、人體柔性以及測量時人體質心難以確定等困難，因此需要借助特制的“太空體重秤”——質量測量儀。

1 長什么樣？

從外形來看，質量測量儀與大家平時使用的體重秤可以說是“毫不相關”，它主要由主機（恒力機構、測量系統）、四連桿、人體支架、釋放機構和力傳感器電纜等組成，屬于航天員健康保障裝備。

△第二代質量測量儀結構示意圖

微重力環境下質量測量的基本方法是：施加已知外力使被測物體運動，然后通過測量與被測物體質量相關的慣性特性，如振動頻率、動量、加速度等，最終計算出被測物體質量。目前主要研究的在軌人體質量測量原理分為：自然頻率原理、離心力原理、直線加速度原理和動量守恒原理4類。

2 測量原理是什么？

質量測量儀應用直線加速度原理，通過牛頓第二定律：F（力）=m（質量）×a（加速度）計算航天員質量。

在使用質量測量儀時，航天員首先按要求固定在人體支架上，然后推至指定位置，在支架復位的過程中，恒力機構（由凸輪、彈簧、定滑輪和鋼絲繩等零件組成的機構）提供的恒力（F）作用于航天員身體，使航天員做勻加速直線運動。通過光柵測距裝置測量航天員在恒力作用下的位移速度（v）和時間（t），以此計算加速度（a=v／t），在已知恒力的情況下計算出人體的質量（m=F／a）。

精益求精，

持續優化升級在軌測量技術水平

1 第一代質量測量儀

2011年9月，第一代質量測量儀搭載天宮一號目標飛行器入軌。神舟九號乘組三名航天員使用這套儀器順利完成了人體、食品包、冷凝水箱等測試工作，在神舟十號任務期間開展的首次太空授課中，“太空教師”王亞平對其工作原理和工作流程進行了講解、展示。

△神舟十號任務首次太空授課中展示第一代質量測量儀

△航天員聶海勝在軌演示使用第一代質量測量儀

△航天員聶海勝在軌演示使用第一代質量測量儀

2 第二代質量測量儀

進入空間站階段，質量測量儀也進行了“升級換代”。

第二代質量測量儀從測量精度、測量穩定性、測量及標定算法、軟件改進、結構優化、工效學設計等方面入手，使質測儀精度顯著提高，測量結果的一致性也較上一代質測儀有明顯提升，2021年4月，第二代質量測量儀隨天和核心艙上行，順利完成神十二至神十六乘組在軌質量測量任務。

△神舟十三號乘組在軌安裝第二代質量測量儀

△神舟十三號乘組在軌安裝第二代質量測量儀

△航天員翟志剛在軌使用第二代質量測量儀

面向運營期醫監需求和航天員使用反饋，為進一步提升質量測量儀的測量穩定性、操作效率和舒適性，科研團隊對質量測量儀再次進行優化，重點優化了四連桿和人體支架的結構、提升結構強度和剛度、加裝了防滑套，改良了人體的定姿裝置。2024年1月，改進的四連桿和人體支架隨天舟七號貨運飛船上行至空間站，目前，神十七與神十八乘組完成了在軌標定和人體質量測量，反饋結果良好，測試的精度和穩定性不僅顯著提升，也使航天員在進行質量測量時操作更加高效，坐姿更加舒適。

△神舟十八號乘組航天員李廣蘇在軌測量身體質量

現在，你知道應該如何在太空中測量自己的質量了嗎？其實，只需要三步就能完成

1 固定好自己

為此你的身體各部位需要完成以下操作——

腿部：彎繞過支架中間的橫桿；

腳趾：勾住支架最下桿；

手臂：彎繞過支架上橫桿；

手部：握住手支撐桿，根據身高情況，可以調節手支撐桿；

下巴：放置于兩手之間；

胸腹部：抵住腹撐，腹撐在肚擠眼上方一拳左右位置，盡量蜷縮；

臀部：坐在支架座椅上，腹撐和支架座椅均可以調節位置，并系好支架座椅套的束縛帶。

△神舟十八號乘組航天員葉光富在軌測量身體質量

2 找一個隊友

請你的隊友將你推至指定位置，并等待支架復位。

△神舟十八號乘組航天員葉光富在軌測量身體質量

3 計算出結果

通過牛頓第二定律公式就可以得出你在太空中的質量了。是不是非常容易？你學會了嗎？

在飛行任務中，航天員的身體質量測量對于監測其健康狀況至關重要。通過使用質量測量儀，能夠準確跟蹤航天員在軌期間的質量變化，為航天醫學研究提供重要數據，有助于科學家分析微重力環境對人體的影響，并為航天員的健康維護與保障提供科學依據。隨著技術的進步，質量測量設備將持續得到改進，確保其在太空環境中的精確度和穩定性，為航天員的在軌工作和生活順利提供支持。（來源：中國載人航天）