神舟十八号乘组(zu)已入住“太空之家”一月有余，航天(tian)员在此期间顺(shun)利完成(cheng)了身体(ti)质量的测量。为什么要进行身体(ti)质量的测量？如(ru)何在微重力环境下开(kai)展测量？用以测量的仪器进行了哪些改进与升级？让(rang)我们一探究竟。
“身体(ti)质量”，
监(jian)测航天(tian)员在轨健康(kang)的指标(biao)之一
身体(ti)质量，是(shi)人体(ti)最基本的生理指标(biao)之一，稳(wen)定的身体(ti)质量是(shi)身体(ti)健康(kang)的基本标(biao)志，身体(ti)质量的变化反映了人体(ti)新陈代谢的运行状况。在太空中，身体(ti)质量的测量对于监(jian)测航天(tian)员的健康(kang)和生理变化非常(chang)关键，特别是(shi)在长期驻留任务(wu)中，定期监(jian)测身体(ti)质量不仅可以帮助调(diao)整航天(tian)员饮食结构、锻炼计(ji)划及工作负荷，还可以进行空间疾病的预(yu)测及安全(quan)防护(hu)的设计(ji)。
△神舟十八号乘组(zu)航天(tian)员李聪(cong)在轨测量身体(ti)质量
在轨人体(ti)质量测量在生命科学研(yan)究中也起到重要作用。准确的身体(ti)质量测量指标(biao)，可用于研(yan)究人体(ti)在微重力条件下体(ti)液流失、肌(ji)肉萎缩等现象，可以研(yan)究长期微重力条件下的人体(ti)新陈代谢效率及在轨的生理反应等。
质量测量仪，
在轨测量人体(ti)质量的好“帮手”
在地(di)面进行人体(ti)质量测量的方法有很多，但一般不适合太空应用。在轨进行质量测量需要克服微重力环境、人体(ti)柔(rou)性以及测量时人体(ti)质心(xin)难(nan)以确定等困难(nan)，因此需要借助特制的“太空体(ti)重秤(cheng)”——质量测量仪。
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长什么样？
从外(wai)形来看，质量测量仪与大家平时使(shi)用的体(ti)重秤(cheng)可以说是(shi)“毫不相关”，它主要由主机（恒力机构、测量系统(tong)）、四连杆、人体(ti)支架(jia)、释放机构和力传感器电缆等组(zu)成(cheng)，属于航天(tian)员健康(kang)保障装备。
△第二代质量测量仪结构示(shi)意图
微重力环境下质量测量的基本方法是(shi)：施加已知外(wai)力使(shi)被测物体(ti)运动，然后通(tong)过测量与被测物体(ti)质量相关的惯性特性，如(ru)振动频率、动量、加速度(du)等，最终计(ji)算(suan)出被测物体(ti)质量。目前主要研(yan)究的在轨人体(ti)质量测量原理分(fen)为：自然频率原理、离心(xin)力原理、直线加速度(du)原理和动量守恒原理4类。
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测量原理是(shi)什么？
质量测量仪应用直线加速度(du)原理，通(tong)过牛顿第二定律：F（力）=m（质量）×a（加速度(du)）计(ji)算(suan)航天(tian)员质量。
在使(shi)用质量测量仪时，航天(tian)员首先(xian)按要求固定在人体(ti)支架(jia)上，然后推至指定位(wei)置，在支架(jia)复位(wei)的过程中，恒力机构（由凸(tu)轮、弹簧、定滑轮和钢丝绳等零件组(zu)成(cheng)的机构）提供的恒力（F）作用于航天(tian)员身体(ti)，使(shi)航天(tian)员做匀加速直线运动。通(tong)过光(guang)栅(shan)测距装置测量航天(tian)员在恒力作用下的位(wei)移速度(du)（v）和时间（t），以此计(ji)算(suan)加速度(du)（a=v／t），在已知恒力的情况下计(ji)算(suan)出人体(ti)的质量（m=F／a）。
精益求精，
持续优化升级在轨测量技术水平
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第一代质量测量仪
2011年(nian)9月，第一代质量测量仪搭载天(tian)宫一号目标(biao)飞行器入轨。神舟九号乘组(zu)三(san)名航天(tian)员使(shi)用这套仪器顺(shun)利完成(cheng)了人体(ti)、食品包(bao)、冷凝水箱等测试工作，在神舟十号任务(wu)期间开(kai)展的首次太空授课中，“太空教师”王亚平对其工作原理和工作流程进行了讲解、展示(shi)。
△神舟十号任务(wu)首次太空授课中展示(shi)第一代质量测量仪
△航天(tian)员聂海胜在轨演示(shi)使(shi)用第一代质量测量仪
△航天(tian)员聂海胜在轨演示(shi)使(shi)用第一代质量测量仪
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第二代质量测量仪
进入空间站阶段，质量测量仪也进行了“升级换代”。
第二代质量测量仪从测量精度(du)、测量稳(wen)定性、测量及标(biao)定算(suan)法、软件改进、结构优化、工效学设计(ji)等方面入手，使(shi)质测仪精度(du)显著提高，测量结果的一致性也较(jiao)上一代质测仪有明显提升，2021年(nian)4月，第二代质量测量仪随天(tian)和核心(xin)舱上行，顺(shun)利完成(cheng)神十二至神十六乘组(zu)在轨质量测量任务(wu)。
△神舟十三(san)号乘组(zu)在轨安装第二代质量测量仪
△神舟十三(san)号乘组(zu)在轨安装第二代质量测量仪
△航天(tian)员翟志刚在轨使(shi)用第二代质量测量仪
面向(xiang)运营期医监(jian)需求和航天(tian)员使(shi)用反馈，为进一步提升质量测量仪的测量稳(wen)定性、操作效率和舒适性，科研(yan)团队(dui)对质量测量仪再次进行优化，重点(dian)优化了四连杆和人体(ti)支架(jia)的结构、提升结构强度(du)和刚度(du)、加装了防滑套，改良了人体(ti)的定姿装置。2024年(nian)1月，改进的四连杆和人体(ti)支架(jia)随天(tian)舟七号货运飞船上行至空间站，目前，神十七与神十八乘组(zu)完成(cheng)了在轨标(biao)定和人体(ti)质量测量，反馈结果良好，测试的精度(du)和稳(wen)定性不仅显著提升，也使(shi)航天(tian)员在进行质量测量时操作更加高效，坐姿更加舒适。
△神舟十八号乘组(zu)航天(tian)员李广苏在轨测量身体(ti)质量
现在，你知道应该如(ru)何在太空中测量自己的质量了吗？其实，只需要三(san)步就能完成(cheng)
固定好自己
为此你的身体(ti)各部位(wei)需要完成(cheng)以下操作——
腿部：弯绕过支架(jia)中间的横杆；
脚趾：勾住支架(jia)最下杆；
手臂(bi)：弯绕过支架(jia)上横杆；
手部：握住手支撑杆，根据身高情况，可以调(diao)节手支撑杆；
下巴：放置于两手之间；
胸腹部：抵住腹撑，腹撑在肚挤眼上方一拳左右位(wei)置，尽量蜷缩；
臀部：坐在支架(jia)座椅上，腹撑和支架(jia)座椅均可以调(diao)节位(wei)置，并系好支架(jia)座椅套的束(shu)缚(fu)带。
△神舟十八号乘组(zu)航天(tian)员叶光(guang)富在轨测量身体(ti)质量
找一个队(dui)友(you)
请你的队(dui)友(you)将你推至指定位(wei)置，并等待支架(jia)复位(wei)。
△神舟十八号乘组(zu)航天(tian)员叶光(guang)富在轨测量身体(ti)质量
计(ji)算(suan)出结果
通(tong)过牛顿第二定律公(gong)式就可以得出你在太空中的质量了。是(shi)不是(shi)非常(chang)容易？你学会了吗？
在飞行任务(wu)中，航天(tian)员的身体(ti)质量测量对于监(jian)测其健康(kang)状况至关重要。通(tong)过使(shi)用质量测量仪，能够准确跟(gen)踪航天(tian)员在轨期间的质量变化，为航天(tian)医学研(yan)究提供重要数据，有助于科学家分(fen)析微重力环境对人体(ti)的影响，并为航天(tian)员的健康(kang)维(wei)护(hu)与保障提供科学依据。随着技术的进步，质量测量设备将持续得到改进，确保其在太空环境中的精确度(du)和稳(wen)定性，为航天(tian)员的在轨工作和生活(huo)顺(shun)利提供支持。
（来源：中国载人航天(tian)）