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神九航天員將在太空稱重 “太空秤”小巧實(shí)用
去年，我國(guó)科學(xué)家研制的*太空“稱重儀”已隨天宮一號(hào)進(jìn)入太空。作為這次“神九”航天員的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一，它即將被使用。我國(guó)也將成為第三個(gè)能在太空“稱體重”的國(guó)家。這臺(tái)“稱重儀”有什么特別之處？昨天，記者采訪了其設(shè)計(jì)者團(tuán)隊(duì)成員，清華大學(xué)航空航天學(xué)院郝紅偉副研究員。
過(guò)去航天員為何不稱重？
在太空中，失去地球引力，人都是飄起來(lái)的，稱個(gè)體重也太難了。郝紅偉告訴記者，從2006年開(kāi)始，他們的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始進(jìn)行研發(fā)了，“我自己在地面實(shí)驗(yàn)中都稱了好多次，這次神九航天員應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題。”
中國(guó)航天員已經(jīng)不止一次飛天了，過(guò)去為何從沒(méi)進(jìn)行“稱體重”的實(shí)驗(yàn)?zāi)?？他告訴記者，1－3天的短期飛行對(duì)航天員體重是無(wú)所謂的，過(guò)去都是回到地面后再稱。而“神九”的航天員要飛10多天，屬于中期飛行了，而接下來(lái)我國(guó)載人航天還有30天、60天的飛行任務(wù)以及將來(lái)太空站長(zhǎng)期駐留，這就要對(duì)航天員的身體狀況進(jìn)行隨時(shí)的測(cè)量。
“工作壓力大不大？睡眠好不好？食物營(yíng)養(yǎng)夠不夠？鍛煉有沒(méi)有效果？”郝紅偉解釋說(shuō)，這些人體健康狀況都能夠表現(xiàn)在體重的變化上。
讓航天員產(chǎn)生加速度
目前，只有美國(guó)和俄羅斯擁有各自獨(dú)立研制的這種“稱重儀”。而郝紅偉說(shuō)，我國(guó)的“太空秤”采用的是基于牛頓第二定律的線性加速法。“就是依靠測(cè)量加速度和拉力來(lái)計(jì)算人體重量。”他解釋。
據(jù)介紹，美國(guó)的“太空秤”是將航天員固定在座椅上，座椅和人一起做機(jī)械震蕩。通過(guò)測(cè)量振動(dòng)周期計(jì)算出航天員的質(zhì)量；而俄羅斯的不僅可以測(cè)量人體重量還能對(duì)小的實(shí)驗(yàn)品稱重，用的也是振動(dòng)原理，讓航天員與頂端的振蕩部件相連接。不過(guò)，使用振蕩技術(shù)的話，會(huì)在測(cè)量體重時(shí)有不適應(yīng)的感覺(jué)。
他解釋說(shuō)，牛頓第二定律指出物體的加速度等于物體所受外力和質(zhì)量的比值，如果要測(cè)量航天員的體重，只需要使航天員產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)，再測(cè)出其受外力和加速度就可以了。
“太空秤”小巧而實(shí)用
在天宮一號(hào)里面，“太空秤”外觀看上去像飛船艙壁上的一個(gè)箱子，使用時(shí)拉開(kāi)它，航天員坐在桿子上，利用四肢勾住支架，然后機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生外力拉動(dòng)航天員，而電子儀器測(cè)出加速度，zui后直接計(jì)算體重。
俄羅斯的“太空秤”僅運(yùn)動(dòng)部件就重達(dá)7千克，整體功耗高達(dá)50瓦，而美國(guó)的空間站，“太空秤”整體不會(huì)低于20千克，并且使用了電磁鐵，功耗也很大。目前天宮一號(hào)空間還比較小，我國(guó)的“太空秤”的格局，是根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)的。耗電和占用空間都不大。
