天宫空间站上没有重力，为航天员配备“体重秤”有什么作用？

我国今年将全面完成天宫空间站建造任务，成为第二个在地球轨道上拥有大型观测和实验平台的国家。为了加快推进空间站建设，我国于去年10月份发射了神舟十三号载人飞船，将3名航天员送上空间站，并且将在空间站上驻守6个月，现在已经快接近任务完成的期限，期待着航天员们凯旋而归。

在这6个月的时间里，航天员们重点完成三项工作任务，一是验证空间站保障航天员长期驻留工作和生活相关技术的可靠性，二是执行出舱若干出舱任务，同时验证空间站支持航天员出舱的技术可靠性，三是开展相关科学实验，为后续空间站运营奠定基础。目前，绝大多数的任务已经完成，我国航天员们在空间站上的英姿和取得的成果，已经在全世界产生了非凡的影响，充分彰显了我国航天精神和中国力量！

与地面上的环境完全不同，航天员们在空间站上会时刻经受着微重力的影响，同时还得时刻面临密闭空间对人心理的影响，此外在出舱时，还得经受宇宙高辐射对身体的影响，在太空环境中，如果长时间逗留，对身体的骨骼和肌肉、血液循环、心脏等器官，都会造成一定的损伤。所以，在空间站中，必须要配备能够及时、准备监测航天员身体健康指标的仪器设施，同时在返回地面以后，还得进行较长时间的康复和训练。

如果航天员的身体状况出现异常，很多都有可能反映在体重这个指标上，因此，利用特定的“体重秤”，对航天员的体重进行定期监测，将有助于提前发现航天员在身体方面所发生的问题，并为其他监测提供辅助支持。

大家知道，空间站和其他地球轨道卫星一样，以一定的线速度（必须在第一宇宙速度和第二宇宙速度之间）围绕地球公转，在旋转的过程中，空间站包括里面的航天员，其实是受到地球万有引力的作用的，只不过这个引力完全充当了旋转的向心力，如果利用传统的杠杆式和压力式的体重秤，则无法监测到物体的重量，也无法监测到航天员的体重。

然而，在我国天宫空间站内部，的确有“体重秤”装置的，如果送上去一个无法使用的仪器，势必会造成极大的资源和能源浪费。那么，这种装置，是如何测出航天员体重的呢？

传统的杠杆式和压力式测重仪器，利用的物理原理其实都是力的平衡，如果想要在太空中测得物体或者人身体的重量，用力平衡这种方法显然是行不通的，必须依靠其它的原理。在最初的时候，利用的是弹簧收缩的性质。航天员坐在特制的振动装置中，对这个装置施加一个初始力，振动装置就会产生一个振动周期，而且推动振动的弹簧都有一个固定的弹簧系数，利用公式就很容易测算出航天员的质量来。

在我国神舟十号及以后的系列载人飞船中，配备的“太空质量测量仪”测量原理和上面提到的还不一样，我们应用的物理原理是牛顿第二定律，即利用物体的加速度来进行测量，依照的公式是F=m*a。如果我们知道物体在太空中所受到的力，同时测量出物体在该力作用下产生的加速度，就能够轻松得到物体的质量。

神舟十号的航天员们，在进行太空授课时，就曾经演示过这个仪器的用法。当时，航天员聂海胜将自己固定在装置支架的一端，另一位航天员王亚平把连接运动装置的弹簧拉到指定位置，然后松手，弹簧回到初始位置。最终装置显示出了聂海胜的体重为74千克。

在王亚平将弹簧拉到指定位置时，所需要的力是固定的，在装置生产出来后就已经通过测试并标注出来。同时，在装置内部，还配备一个光栅测速系统，它的作用就是测量不同时段身体的运动速度，测算出身体运动的加速度具体数值。F和a这两个数值确定下来后，m是多少就自然出来了。

其实，在我国的天宫空间站上，还配备有多个“黑科技”，极大方便了航天员的工作和生活，也极大提高了在空间站上开展相关实验的精确度，比如超高精度空间冷原子钟、宽波段成像光谱仪、超级智能终端、高级运动蓝牙耳机、包裹式淋浴间、天地通信链路和视频通话设备等等，对航天员们的关怀可谓无微不至，极大提高了航天员们的体验感和舒适度。

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