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強健的體(ti) 魄和充沛的活力是航天員在太空長期工作和生活的“秘密武器”。在失重環境下，準確測量航天員的體(ti) 重對於(yu) 跟蹤他們(men) 的健康狀況和生理變化至關(guan) 重要。對於(yu) 執行長期任務的航天員來說，定期的身體(ti) 質量監測不僅(jin) 有助於(yu) 調整他們(men) 的飲食和鍛煉計劃，確保工作負荷的合理分配，還能對潛在的空間病進行早期預測，並設計有效的安全防護措施，確保他們(men) 在離開地球的日子裏也能保持最佳狀態。

航天員進行醫學檢查

太空測重：健康的晴雨表

空間站的環境與(yu) 地球截然不同，航天員們(men) 不僅(jin) 要搞定微重力帶來的生理挑戰，還得克服封閉空間可能引發的心理小情緒。在執行艙外活動時，他們(men) 還必須麵對宇宙射線對身體(ti) 的潛在傷(shang) 害。長期處於(yu) 太空環境可能會(hui) 對骨骼、肌肉、血液循環和心髒等器官造成損傷(shang) 。因此，空間站必須配備先進的醫療監測設備，以實時跟蹤航天員的健康狀況。這些設備能夠及時監測關(guan) 鍵的健康指標，確保航天員在太空中的安全。此外，航天員在返回地球後，還需要接受一段長時間的康複訓練，以幫助他們(men) 逐漸適應地球的重力環境，恢複身體(ti) 功能。

航天員的體(ti) 重變化往往是健康異常的早期信號。為(wei) 了捕捉這些微妙的變化，航天員們(men) 會(hui) 定期使用專(zhuan) 門的太空“體(ti) 重秤”來稱一稱自己，看看是不是“瘦了”或者“胖了”。這種監測不僅(jin) 有助於(yu) 預警潛在的健康問題，還能為(wei) 其他健康評估提供重要的參考數據。

測重“好幫手”——質量測量儀(yi)

空間站和其他地球軌道上的衛星一樣，以介於(yu) 第一宇宙速度和第二宇宙速度之間的線速度繞地球旋轉。在這個(ge) 過程中，空間站及其艙內(nei) 的航天員實際上受到地球的萬(wan) 有引力作用，但這種引力完全轉化為(wei) 了維持旋轉所需的向心力。因此，傳(chuan) 統的杠杆式或壓力式體(ti) 重秤在這種環境中就像是失去了魔法，根本無法測量物體(ti) 或航天員的重量。

但是，中國空間站上確實裝備了一種特殊的“體(ti) 重秤”——質量測量儀(yi) 。這種裝置能夠測量航天員的體(ti) 重，但它的工作原理與(yu) 傳(chuan) 統體(ti) 重秤完全不同。

質量測量儀(yi) 采用直線加速度原理，依據牛頓第二定律來確定航天員的質量。操作時，航天員需固定在人體(ti) 支架上，然後被推至特定位置。支架在複位過程中，由恒力機構（由凸輪、彈簧、定滑輪和鋼絲(si) 繩等部件構成）施加一個(ge) 恒定的力，促使航天員進行勻加速直線運動。通過光柵測距裝置，測量航天員在恒力作用下的位移速度和時間，從(cong) 而計算出加速度。在已知恒力的情況下，通過公式來計算航天員的質量。這種方法在失重環境下也能準確測量航天員的質量，為(wei) 空間站的健康監測提供了重要數據。

質量測量儀(yi) 升級

第一代質量測量儀(yi) 隨天宮一號目標飛行器成功進入軌道。在神舟九號任務中，三名航天員利用這套設備成功完成了對人體(ti) 、食品包、冷凝水箱等物品的質量測試。而在神舟十號任務期間，“太空教師”王亞(ya) 平在首次太空授課中，向全球觀眾(zhong) 詳細講解並展示了該儀(yi) 器的工作原理和操作流程。

在演示過程中，航天員聶海勝將自己固定在質量測量儀(yi) 的支架上，王亞(ya) 平則負責將連接運動裝置的彈簧拉伸至預設位置，隨後釋放，彈簧隨即回彈至原位。通過這一過程，測量儀(yi) 最終顯示聶海勝的體(ti) 重為(wei) 74千克。王亞(ya) 平在拉伸彈簧至預設位置時所施加的力是恒定的，這一數值在設備製造過程中已經通過精確測試並明確標注。測量儀(yi) 內(nei) 部還集成了一個(ge) 光柵測速係統，其功能是實時監測並記錄身體(ti) 在運動過程中的速度變化，進而計算出加速度。一旦確定了恒定的力和加速度，根據牛頓第二定律，聶海勝的體(ti) 重便能被準確計算出來。

第二代質量測量儀(yi) 結構示意圖

隨著空間站時代的來臨(lin) ，質量測量儀(yi) 也迎來了它的“升級換代”。第二代質量測量儀(yi) 在多個(ge) 關(guan) 鍵領域進行了改進：提高了測量精度，增強了測量穩定性，優(you) 化了測量和標定算法，升級了軟件係統，改進了結構設計，並融入了工效學理念。這些改進使得第二代質量測量儀(yi) 的精度有了顯著提升，測量結果的一致性也較前一代有了明顯的提高。第二代質量測量儀(yi) 搭載天和核心艙升空，成功完成了神舟十二號至神舟十六號乘組在軌期間的質量測量任務。

針對運營期間的醫療監測需求和航天員的使用反饋，科研團隊對質量測量儀(yi) 進行了新一輪的優(you) 化升級。此次升級主要聚焦於(yu) 提高測量的穩定性、操作的效率以及使用的舒適性。具體(ti) 改進包括對四連杆和人體(ti) 支架結構的優(you) 化，增強了結構的強度和剛度，添加了防滑套，以及改進了人體(ti) 定姿裝置。經過改進的四連杆和人體(ti) 支架隨著天舟七號貨運飛船成功運送至空間站。目前，神舟十七號與(yu) 神舟十八號乘組已在軌完成了設備的標定和人體(ti) 質量測量工作。根據他們(men) 的反饋，改進後的設備不僅(jin) 在測量精度和穩定性上有了顯著提升，而且在操作效率和使用舒適度上也有了明顯改善，為(wei) 航天員提供了更加優(you) 質的使用體(ti) 驗。

神舟十四號乘組航天員順利進駐天和核心艙

技術的不斷革新將驅動質量測量設備持續優(you) 化，保證其在太空中的精準性與(yu) 可靠性，為(wei) 航天員的太空任務和日常生活提供堅強的保障。

內(nei) 容綜合於(yu) 京報網、中國日報網、中國載人航天等

（科學性審核：鄭永春，中國科學院國家天文台研究員）

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