宇宙で体重を測りたいのですが、いつも「浮いている」ように感じる場合はどうすればいいでしょうか?宇宙飛行士には「良い助っ人」がいる

強靭な体格と豊かな生命力は、宇宙飛行士が長期間宇宙で活動し生活するための「秘密兵器」です。宇宙飛行士の体重を正確に測定することは、無重力環境における彼らの健康と生理学的変化を追跡するために非常に重要です。長期ミッションに携わる宇宙飛行士にとって、定期的な体重モニタリングは、食事や運動計画を調整し、作業負荷を合理的に分散するのに役立つだけでなく、宇宙酔いの可能性を早期に予測し、地球を離れている間も最良の状態を維持するための効果的な安全保護対策を設計することも可能になります。

宇宙飛行士が健康診断を受ける

宇宙での体重測定：健康のバロメーター

宇宙ステーションの環境は地球の環境とは全く異なります。宇宙飛行士は、微小重力によってもたらされる生理的な課題に対処するだけでなく、閉鎖空間によって引き起こされる可能性のある心理的感情も克服する必要があります。船外活動を行う際には、宇宙線による身体への潜在的な損傷にも対処しなければなりません。宇宙環境に長期間さらされると、骨、筋肉、血液循環、心臓などの臓器に損傷が生じる可能性があります。したがって、宇宙ステーションには、宇宙飛行士の健康状態をリアルタイムで追跡するための高度な医療モニタリング機器を装備する必要があります。これらのデバイスは、宇宙飛行士の宇宙空間での安全を確保するために、重要な健康指標をタイムリーに監視することができます。さらに、宇宙飛行士は地球に帰還後、地球の重力環境に徐々に適応し、身体機能を回復させるために長期間のリハビリ訓練を受ける必要があります。

宇宙飛行士の体重の変化は、健康上の異常の初期兆候であることが多い。こうした微妙な変化を捉えるために、宇宙飛行士は定期的に特別な宇宙「体重計」を使って体重を測り、体重が減ったか増えたかを確認します。このモニタリングは、潜在的な健康上の問題を警告するだけでなく、他の健康評価のための重要な参照データも提供します。

重量測定の優れたヘルパー - 質量測定器

宇宙ステーションは、地球軌道上の他の衛星と同様に、第 1 宇宙速度と第 2 宇宙速度の間の直線速度で地球の周りを回転します。このプロセスの間、宇宙ステーションとその客室内の宇宙飛行士は実際には地球の重力の影響を受けますが、この重力は回転を維持するために必要な求心力に完全に変換されます。したがって、従来のてこ式または圧力式スケールは、この環境ではその魔法を失っているようなもので、物体や宇宙飛行士の重量を測定することはできません。

しかし、中国の宇宙ステーションには、質量を測定する特別な「計量器」が装備されている。この装置は宇宙飛行士の体重を測定できますが、その仕組みは従来の体重計とはまったく異なります。

質量計は、線形加速度の原理を利用して、ニュートンの第 2 法則に基づいて宇宙飛行士の質量を決定します。手術中、宇宙飛行士は身体支持台に固定され、特定の位置まで押される必要がある。ブラケットのリセットプロセス中、定力機構（カム、スプリング、固定滑車、スチールケーブルなどのコンポーネントで構成）によって一定の力が適用され、宇宙飛行士は等加速の直線運動を実行するように促されます。格子測距装置は、一定の力の作用下での宇宙飛行士の移動速度と時間を測定するのに使用され、それによって加速度が計算されます。一定の力が分かっている場合、宇宙飛行士の質量は式を使用して計算されます。この方法は、無重力環境における宇宙飛行士の質量を正確に測定することができ、宇宙ステーションの健康状態を監視するための重要なデータを提供します。

品質測定機器のアップグレード

第一世代の質量測定機器が天宮1号目標宇宙船とともに軌道に正常に投入されました。神舟9号ミッションでは、3人の宇宙飛行士がこの装置を使用して、人体、食品パッケージ、凝縮タンクなどの品質テストを無事に完了しました。神舟10号のミッション中、「宇宙教師」王亜平氏は初の宇宙講義を行い、世界中の聴衆に向けて機器の動作原理と操作手順を詳細に説明し、実演した。

デモンストレーション中、宇宙飛行士の聶海生氏は質量測定器のブラケットに体を固定し、王亜平氏は動作装置に接続されたバネをあらかじめ設定された位置まで伸ばしてから放すという役割を担い、バネはすぐに元の位置に戻りました。この過程を経て、測定器は最終的に聶海生の体重が74キログラムであることを示した。王亜平がスプリングをプリセット位置まで伸ばすときに加える力は一定であり、この値は機器の製造プロセス中に正確にテストされ、明確にマークされています。計測器内には格子速度測定システムも組み込まれており、その機能は移動中の体の速度の変化をリアルタイムで監視および記録し、加速度を計算することです。一定の力と加速度が決定されると、ニュートンの運動の第2法則に従って Nie Haisheng の体重を正確に計算できます。

第2世代質量測定器の概略図

宇宙ステーション時代の到来とともに、質量測定器も「アップグレード」を迎えました。第 2 世代の質量測定器は、測定精度の向上、測定安定性の強化、測定および校正アルゴリズムの最適化、ソフトウェア システムのアップグレード、構造設計の改善、人間工学的概念の組み込みなど、いくつかの重要な領域で改良されています。これらの改良により、第 2 世代の質量測定器の精度は大幅に向上し、測定結果の一貫性も前世代に比べて大幅に向上しました。第2世代の質量測定装置は天河コアモジュールに搭載されて宇宙に打ち上げられ、神舟12号から神舟16号の乗組員の軌道上での期間中に質量測定ミッションを無事完了しました。

科学研究チームは、作戦中の医療監視のニーズと宇宙飛行士のフィードバックに応えて、質量測定器の新たな最適化とアップグレードを実施しました。このアップグレードは、主に測定の安定性、操作効率、使いやすさの向上に重点を置いています。具体的な改良点としては、4節リンク機構と人体支持構造の最適化、構造強度と剛性の向上、滑り止めスリーブの追加、人体姿勢固定装置の改良などが挙げられます。改良された4リンクとボディサポートは、天舟7号貨物宇宙船に搭載されて宇宙ステーションに無事に運ばれました。現在、神舟17号と神舟18号の乗組員は軌道上で機器の調整と体重測定を完了している。彼らのフィードバックによると、改良された機器は測定精度と安定性を大幅に向上させただけでなく、操作効率と快適性も大幅に向上させ、宇宙飛行士に優れたユーザーエクスペリエンスを提供しています。

神舟14号の宇宙飛行士が天河コアモジュールに無事到着

継続的な技術革新により、質量測定機器の継続的な最適化が推進され、宇宙での精度と信頼性が確保され、宇宙飛行士の宇宙ミッションと日常生活が強力に保護されます。

コンテンツは、北京ニュースネットワーク、チャイナデイリーネットワーク、中国有人宇宙飛行などから収集されています。

（科学評論家：中国科学院国立天文台研究員 鄭永春）