宇航员在太空中是如何称重的？|国际空间站|太空|宇宙飞船|宇航员|月球|航天领域

一个穿着浅蓝色衬衫和深蓝色裤子的秃顶男人蜷缩成一个球，围绕着一台白色的金属机器，漂浮在一艘繁忙的宇宙飞船上。

欧洲航天局宇航员AndréKuipers使用SLAMMD测量他的体重。（图片来源：NASA/ESA）

近地轨道的微重力环境对人体要求很高。它对宇航员的影响仍在研究中，宇航员必须确保在国际空间站（ISS）期间保持最佳健康状态。

在地球上，我们的健身计划通常是围绕我们的体重设计的。但是，当宇航员在太空中处于失重状态时，他们如何测量自己的体重呢？

国际空间站上有两个设备可以做到这一点：美国国家航空航天局的空间线性加速度质量测量设备（SLAMMD）和俄罗斯的体重测量设备（BMMD）。这两种装置都利用弹簧的作用来测量宇航员的体重，而不是体重。

你的体重是你的质量乘以你周围引力场引起的加速度。例如，由于月球上的重力低于地球，阿波罗宇航员在月球表面行走时的体重较轻。但如果你在地球上超重，你额外的体重不会消失。虽然月球上的磅秤会给你一个与地球上不同的读数，但你的质量测量结果是一样的。这就是为什么国际空间站的宇航员测量他们的体重，而不是体重。

质量和重量一样，都是以磅或千克为单位来衡量的，也许这就是为什么它们有时会被混淆的原因。你的质量是你身体所含的物质量，以及它的密度，与重力无关。

宇航员如何测量自己的质量

那么，国际空间站上的宇航员是如何测量他们的质量的呢？

SLAMMD利用了艾萨克·牛顿的第二运动定律，即力的强度等于力所推动的质量乘以该力推动时质量的加速度。或者，简写为F=ma。

SLAMMD位于国际空间站欧洲建造的哥伦布实验室，是人类研究设施机架的一部分，该机架是一套包含内置设备的“面板单元抽屉”。SLAMMD伸出一个厚重的“导向臂”。要使用SLAMMD，宇航员必须将腿绕在腿支撑组件上，将腹部对准腹部垫，并将头部或下巴放在头枕上。其中一个面板单元抽屉中的两个弹簧被释放，它们的力将导向臂推靠在宇航员身上，导致宇航员被推回。

一名身穿短袖的衬衫的男子用金属把手抓住一个蓝色圆柱体

2012年12月23日，美国国家航空航天局宇航员Tom Marshburn在国际空间站的Zvezda服务舱中使用体重测量设备。（图片来源：美国国家航空航天局）

考虑到弹簧是按照特定规格制造的，弹簧施加的力是已知的。当宇航员被弹簧推回时，他们的加速度由一个光学仪器测量，该仪器跟踪导向臂的运动以及它在一定时间内的移动速度。

加速度是通过将该距离（约一米）内的速度变化除以所需时间来计算的。然后，连接到SLAMMD的笔记本电脑可以执行简单的计算F=ma，以确定宇航员的体重，精度在半磅（0.2公斤）以内。

俄罗斯的方法使用空间站Zvezda模块中的BMMD。像SLAMMD一样，它使用弹簧。但是，宇航员不是一次性推，而是蹲在上面（在微重力环境下，这更容易做到并保持平衡），然后像弹簧撑杆一样上下移动。它振荡的速度取决于其上宇航员的质量；在没有任何东西的情况下，BMMD的振荡速度要快得多。因此，对周期进行计时可以很好地估计宇航员的体重。

一个银色的金属条，两个蓝色泡沫把手旁边有一个泡沫块。电线将手臂连接到笔记本电脑