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失重状态下如何称体重？
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　　■揭秘
　　去年，我国科学家研制的首台太空“称重仪”已随天宫一号进入太空。作为这次“神九”航天员的实验项目之一，它即将被使用。我国也将成为第三个能在太空“称体重”的国家。这台“称重仪”有什么特别之处？
　　 过去航天员为何不称重？
　　在太空中，失去地球引力，人都是飘起来的，称个体重也太难了。清华大学航空航天学院郝红伟副研究员告诉记者，从2006年开始，他们的设计团队就开始进行研发了，“我自己在地面实验中都称了好多次，这次‘神九’航天员应该没有问题。”
　　中国航天员已经不止一次飞天了，过去为何从没进行“称体重”的实验呢？他告诉记者，1－3天的短期飞行对航天员体重是无所谓的，过去都是回到地面后再称。而“神九”的航天员要飞10多天，属于中期飞行了，而接下来我国载人航天还有30天、60天的飞行任务以及将来太空站长期驻留，这就要对航天员的身体状况进行随时的测量。
　　“工作压力大不大？睡眠好不好？食物营养够不够？锻炼有没有效果？”郝红伟解释说，这些人体健康状况都能够表现在体重的变化上。
　　利用加速度称重
　　目前，只有美国和俄罗斯拥有各自独立研制的这种“称重仪”。而郝红伟说，我国的“太空秤”采用的是基于牛顿第二定律的线性加速法。“就是依靠测量加速度和拉力来计算人体重量。”他解释。
　　据介绍，美国的“太空秤”是将航天员固定在专用座椅上，座椅和人一起做机械震荡。通过测量振动周期计算出航天员的质量；而俄罗斯的不仅可以测量人体重量还能对小的实验品称重，用的也是振动原理，让航天员与顶端的振荡部件相连接。不过，使用振荡技术的话，会在测量体重时有不适应的感觉。
　　他解释说，牛顿第二定律指出物体的加速度等于物体所受外力和质量的比值，如果要测量航天员的体重，只需要使航天员产生加速运动，再测出其受外力和加速度就可以了。
　　“太空秤”小巧实用
　　在天宫一号里面，“太空秤”外观看上去像飞船舱壁上的一个箱子，使用时拉开它，航天员坐在杆子上，利用四肢勾住支架，然后机械机构产生外力拉动航天员，而电子仪器测出加速度，最后直接计算体重。
　　俄罗斯的“太空秤”仅运动部件就重达7千克，整体功耗高达50瓦，而美国的国际空间站，“太空秤”整体不会低于20千克，并且使用了电磁铁，功耗也很大。目前天宫一号空间还比较小，我国的“太空秤”的格局，是根据实际情况来设计的，耗电和占用空间都不大。
编辑：罗伯特
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航天员利用牛顿第二定律在太空中测体重
神舟十号评论
电视不播的
真相在这找宇航员太空称重胖7公斤 专家解读误差不大|航天员|太空|宇航员_科学探索_新浪科技_新浪网
宇航员太空称重胖7公斤 专家解读误差不大
　　昨天上午，神十航天员王亚平在太空授课中演示了如何在太空中测量航天员的质量，以“助教”身份出现的神舟十号航天员指令长聂海胜亲自上阵示范。最终太空上的质量测量仪器显示，聂海胜的质量是74公斤。
　　公开资料显示，聂海胜体重多年一直保持67公斤，但此次太空“称重”的结果却是74公斤。
　　为什么聂海胜胖了7公斤？本报列举5大猜想，并采访了北京教科院基教研究中心物理教研室主任陶昌宏、北京大学地球与空间科学学院教授焦维新，试图揭开聂海胜太空“发福”的真相。
　　1.测量仪出现误差？
　　记者注意到，实验装置是机械弹簧机构和高科技的光栅测速系统的组合体，会不会是弹簧回弹过程中出现较大误差？抑或两个系统间的配合出现问题？
　　观看了整个实验过程的陶昌宏告诉记者，实验过程进行得非常完美，他判断，排除仪器准确程度问题，测量结果不可能出现大的误差。
　　焦维新解释说，仪器产生大的误差的可能性非常小。
　　焦维新介绍，用此方法测量物体质量，在地球上也是非常容易的事情，制作这样的测量仪器，在地面环境很容易实现校正，因此，升入太空后，出现“跑偏”的可能性不大。
　　2.航天员太空浮肿？
　　神舟九号飞船于日发射，升空后24小时，景海鹏、刘旺、刘洋三位宇航员的面部都不同程度地出现了浮肿。据观察，刘洋和刘旺的浮肿程度比景海鹏明显。在电视画面中，航天员都感觉胖胖的，是不是因为出现水肿导致聂海胜身体内聚积进水分而导致体重增加？
　　专家解释，在失重条件下，体液要重新分布，血液上涌，会让脸看起来比较胖。浮肿是一个正常的现象，人处于一种失重状态，首先发生改变的就是这个人血管里流体静压消失，面部浮肿，有头胀、面胀的感觉，这些都是正常的现象。
　　由于失重，心血管功能紊乱，体液上涌，胸部和头部体液充盈，给感受器官一种虚假的信号：体液过量。内分泌系统便自动对身体进行调节，将部分体液以尿液形式排出体外，虽然出现表面上的浮肿，但是航天员体重却在下降。
　　3.航天食品太丰盛？
　　据执行神十任务的航天员介绍，在这次飞行中，根据三位航天员的不同口味，专家们专门制订了个性化食谱，除了种类繁多的鱼、肉类罐头、面包等，还有中式菜品，如鱼香肉丝、宫保鸡丁、烧鸡腿等，同时又新增了新鲜水果、小米粥、酸奶、粽子等多种太空食品。
　　是不是因为神舟十号航天员伙食大为改善，聂海胜没管住嘴？
　　专家表示，失重会导致心血管系统功能紊乱，味觉失调，食欲不佳，进食量减少，实际摄入的热量要比推荐值少20%。其次是肌肉萎缩。
　　我们正常人一年骨丢失0.5%-1%，而航天员一个月就会丢失1%-3%。同时失重使人肌肉萎缩，骨软肌瘦导致体重下降。此外，在失重状态下的运动看上去容易，但研究结果证明，宇航员在太空中工作时消耗的体力，与在地面上消耗的相当，因此可以排除聂海胜“好吃懒做”导致发胖。
　　核心提示 测质量 聂海胜74公斤
　　在太空课堂上，王亚平老师展示了在失重环境中专门测质量的装置――“质量测量仪”。
　　演示过程中，聂海胜被固定在质量测量仪上，然后王亚平把连接运动机构的钢丝绳拉到指定位置，拉力使他回到了初始位置。
　　王亚平解释说，实验的原理是牛顿第二定律，“物体受到的力等于它的质量乘以加速度”。质量测量仪上有一个“弹簧凸轮”机构，能够产生一个恒定的力，通过光栅测速系统，能够测出刚才身体运动的加速度。
　　实验计算出聂海胜身体的质量为74公斤。
　　背景链接& 大多数航天员体重都会减轻
　　中国航天员中心表示，在航天飞行后的体检中发现，大多数航天员的体重会减轻2公斤至3公斤。美国航天局健康专家则称，宇航员们每次执行太空任务，体重平均都减轻5%左右。
　　据报道，此前上天的航天员体重均出现了下降。航天员科研训练中心主任陈善广此前披露，神舟七号航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏体重都出现不同程度下降，其中翟志刚因为出舱活动体力消耗大，体重下降幅度最多，刘伯明次之。
　　神舟九号航天员刘洋、刘旺、景海鹏在返回地面1个月后讲述太空经历时，曾经描述“回到北京后体检，每人都瘦了十来斤。”
　　我国第一个飞天航天员杨利伟在接受媒体采访时提到，“在天上飞一趟瘦了四五斤。”
　　4.航天工作服太重？
　　航天员服装主要有四类，包括舱外航天服、舱内航天服、空间运动服、航天工作服。
　　舱外航天服就是翟志刚出舱时所穿的那种，系统重量约200公斤左右。而舱内航天服，也叫舱内压力救生服，是航天员升空时所穿，带有头盔，重量大约是10公斤左右。空间运动服与地面运动服并无差别，航天员的空间运动服男女样式基本一样，都是圆领套头T恤搭配短裤。
　　本次太空授课时，航天员穿的就是蓝色航天工作服。尽管航天工作服具体资料尚未公布，但从此前媒体报道中得知，“航天工作服是长衣长裤，但是比起舱内航天服要轻便得多。”因此，它也不可能成为聂海胜体重发生剧烈变化的原因。
　　5.秘密藏在衣兜里？
　　从太空授课公开的视频来看，聂海胜的航天工作服上至少有4个大兜，其中有两个分布在胳膊上，有一个在胸衣，最大的大兜儿在腿上。
　　在太空授课中所做的最后一个实验，王亚平给水球注入红色的颜料，聂海胜在回收实验用具的时候，拿出吸附纸将水球吸附后放进了裤子上的大兜里。
　　尽管在整个直播过程中，记者没有看到聂海胜从工作服上的衣兜里掏出实验用具的动作，但是，他身上的那些大兜，始终看起来鼓鼓的，里面装了些什么？是否有质量很大物体呢？待航天员凯旋之后，谜底才能揭晓。
　　延伸阅读
实验环境 微重力非零重力
　　进行太空授课时，天宫一号与神舟十号组合体运行在距地球300多公里的轨道上，地球引力能否对质量测定结果构成干扰？
　　对此，焦维新教授回答了记者提问。
　　他说，如果是零重力，必须满足以下三个条件。一个是地球是均匀的正球体，而事实上，地球并不是一个正球体，而是一个两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体。二是神舟飞船和天宫一号组合体围绕地球做匀速圆周运动，在每一点的速率都是不变的。三是飞行过程中没有空气阻力。在实际情况下，这三个条件不可能满足。在这种条件下，航天员所在的天宫一号不是一个零重力环境，而是一个微重力环境。
　　即便如此，也不足以影响质量测定结果。
　　测质量作业 还有另外一个答案
　　王亚平在太空中为同学们留了一道作业题，提示用弹簧的振动频率也可以测量出物体的质量。
　　专家认为，除此以外，测量出物体的质量，还可以用“单摆运动”的方式。不是让弹簧做上下振动，而是让弹簧拉着重物做匀速圆周运动，和此前做过的单摆运动相似，在太空上是非常容易实现的一种运动。知道物体做圆周运动的轨道半径，并且测量出物体做圆周运动时单位时间内所走的弧度，根据这些数据就可以计算出物体的质量。
　　支持专家：北京教科院基教研究中心物理教研室主任陶昌宏
　　北京大学地球与空间科学学院教授焦维新
　　文/记者 胡占莉 实习记者 李文姬
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□金陵晚报记者于飞发自酒泉卫星发射中心去年，我国科学家研制的首台太空“称重仪”已随天宫一号进入太空。作为这次“神九”航天员的实验项目之一，它即将被使用。我国也将成为第三个能在太空“称体重”的国家。这台“称重仪”有什么特别之处？昨天，记者采访了其设计者团队成员，清华大学航空航天学院郝红伟副研究员。过去航天员为何不称重？在太空中，失去地球引力，人都是飘起来的，称个体重也太难了。郝红伟告诉记者...
责任编辑：AP0013
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