神舟(zhou)十八号乘(cheng)组已入住“太空之家(jia)”一月有余，航天员在此期(qi)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？如何(he)在微重(zhong)力环境下开展测量？用以测量的仪器进行了哪些改进与升级？让我们一探究竟。
“身体(ti)质量”，
监测航天员在轨健康的指标之一
身体(ti)质量，是人体(ti)最基本的生理指标之一，稳定的身体(ti)质量是身体(ti)健康的基本标志，身体(ti)质量的变化(hua)反映了人体(ti)新陈代谢的运行状况。在太空中(zhong)，身体(ti)质量的测量对于监测航天员的健康和生理变化(hua)非常关键，特别是在长期(qi)驻留任务中(zhong)，定期(qi)监测身体(ti)质量不仅可以帮(bang)助调整航天员饮食结构、锻炼计(ji)划及工作(zuo)负荷，还可以进行空间疾病(bing)的预测及安全防(fang)护的设计(ji)。
△神舟(zhou)十八号乘(cheng)组航天员李(li)聪在轨测量身体(ti)质量
在轨人体(ti)质量测量在生命科学研究中(zhong)也起(qi)到重(zhong)要作(zuo)用。准确的身体(ti)质量测量指标，可用于研究人体(ti)在微重(zhong)力条件下体(ti)液流失、肌肉萎缩(suo)等现象，可以研究长期(qi)微重(zhong)力条件下的人体(ti)新陈代谢效率(lu)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(bang)手”
在地面进行人体(ti)质量测量的方法有很多，但一般(ban)不适合太空应用。在轨进行质量测量需(xu)要克服微重(zhong)力环境、人体(ti)柔性以及测量时人体(ti)质心(xin)难以确定等困(kun)难，因此需(xu)要借助特制的“太空体(ti)重(zhong)秤”——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(jia)平时使(shi)用的体(ti)重(zhong)秤可以说是“毫不相关”，它主要由主机（恒力机构、测量系统(tong)）、四连(lian)杆、人体(ti)支架、释放(fang)机构和力传感器电缆等组成(cheng)，属于航天员健康保障装备。
△第二代质量测量仪结构示意图
微重(zhong)力环境下质量测量的基本方法是：施加已知外(wai)力使(shi)被测物体(ti)运动(dong)，然后通(tong)过测量与被测物体(ti)质量相关的惯(guan)性特性，如振动(dong)频(pin)率(lu)、动(dong)量、加速度等，最终计(ji)算出被测物体(ti)质量。目前主要研究的在轨人体(ti)质量测量原理分为：自然频(pin)率(lu)原理、离心(xin)力原理、直线加速度原理和动(dong)量守恒原理4类。
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测量原理是什么？
质量测量仪应用直线加速度原理，通(tong)过牛顿第二定律：F（力）=m（质量）×a（加速度）计(ji)算航天员质量。
在使(shi)用质量测量仪时，航天员首先按要求(qiu)固定在人体(ti)支架上，然后推至(zhi)指定位置，在支架复位的过程中(zhong)，恒力机构（由凸轮、弹簧、定滑轮和钢丝绳等零(ling)件组成(cheng)的机构）提供的恒力（F）作(zuo)用于航天员身体(ti)，使(shi)航天员做匀加速直线运动(dong)。通(tong)过光栅测距装置测量航天员在恒力作(zuo)用下的位移速度（v）和时间（t），以此计(ji)算加速度（a=v／t），在已知恒力的情况下计(ji)算出人体(ti)的质量（m=F／a）。
精益求(qiu)精，
持续优化(hua)升级在轨测量技术水平
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第一代质量测量仪
2011年9月，第一代质量测量仪搭载天宫一号目标飞行器入轨。神舟(zhou)九号乘(cheng)组三名航天员使(shi)用这套仪器顺(shun)利完成(cheng)了人体(ti)、食品包、冷凝水箱等测试工作(zuo)，在神舟(zhou)十号任务期(qi)间开展的首次太空授课中(zhong)，“太空教师(shi)”王(wang)亚平对其工作(zuo)原理和工作(zuo)流程进行了讲解、展示。
△神舟(zhou)十号任务首次太空授课中(zhong)展示第一代质量测量仪
△航天员聂海胜在轨演示使(shi)用第一代质量测量仪
△航天员聂海胜在轨演示使(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(jie)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、测量稳定性、测量及标定算法、软件改进、结构优化(hua)、工效学设计(ji)等方面入手，使(shi)质测仪精度显(xian)著提高，测量结果的一致性也较上一代质测仪有明显(xian)提升，2021年4月，第二代质量测量仪随天和核(he)心(xin)舱上行，顺(shun)利完成(cheng)神十二至(zhi)神十六(liu)乘(cheng)组在轨质量测量任务。
△神舟(zhou)十三号乘(cheng)组在轨安装第二代质量测量仪
△神舟(zhou)十三号乘(cheng)组在轨安装第二代质量测量仪
△航天员翟志刚在轨使(shi)用第二代质量测量仪
面向运营期(qi)医监需(xu)求(qiu)和航天员使(shi)用反馈，为进一步提升质量测量仪的测量稳定性、操作(zuo)效率(lu)和舒适性，科研团队对质量测量仪再次进行优化(hua)，重(zhong)点优化(hua)了四连(lian)杆和人体(ti)支架的结构、提升结构强度和刚度、加装了防(fang)滑套，改良了人体(ti)的定姿(zi)装置。2024年1月，改进的四连(lian)杆和人体(ti)支架随天舟(zhou)七号货运飞船上行至(zhi)空间站，目前，神十七与神十八乘(cheng)组完成(cheng)了在轨标定和人体(ti)质量测量，反馈结果良好，测试的精度和稳定性不仅显(xian)著提升，也使(shi)航天员在进行质量测量时操作(zuo)更加高效，坐姿(zi)更加舒适。
△神舟(zhou)十八号乘(cheng)组航天员李(li)广苏在轨测量身体(ti)质量
现在，你知道应该如何(he)在太空中(zhong)测量自己的质量了吗？其实，只需(xu)要三步就(jiu)能完成(cheng)
固定好自己
为此你的身体(ti)各部(bu)位需(xu)要完成(cheng)以下操作(zuo)——
腿部(bu)：弯绕过支架中(zhong)间的横杆；
脚趾：勾住支架最下杆；
手臂：弯绕过支架上横杆；
手部(bu)：握住手支撑杆，根据身高情况，可以调节(jie)手支撑杆；
下巴：放(fang)置于两手之间；
胸腹部(bu)：抵(di)住腹撑，腹撑在肚挤(ji)眼上方一拳左右位置，尽量蜷缩(suo)；
臀部(bu)：坐在支架座椅上，腹撑和支架座椅均(jun)可以调节(jie)位置，并系好支架座椅套的束缚带。
△神舟(zhou)十八号乘(cheng)组航天员叶(ye)光富在轨测量身体(ti)质量
找一个队友
请你的队友将你推至(zhi)指定位置，并等待支架复位。
△神舟(zhou)十八号乘(cheng)组航天员叶(ye)光富在轨测量身体(ti)质量
计(ji)算出结果
通(tong)过牛顿第二定律公式就(jiu)可以得出你在太空中(zhong)的质量了。是不是非常容易？你学会了吗？
在飞行任务中(zhong)，航天员的身体(ti)质量测量对于监测其健康状况至(zhi)关重(zhong)要。通(tong)过使(shi)用质量测量仪，能够准确跟踪航天员在轨期(qi)间的质量变化(hua)，为航天医学研究提供重(zhong)要数据，有助于科学家(jia)分析微重(zhong)力环境对人体(ti)的影(ying)响，并为航天员的健康维护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(zhong)的精确度和稳定性，为航天员的在轨工作(zuo)和生活顺(shun)利提供支持。
（来源(yuan)：中(zhong)国载人航天）