航天员在太空如何称体重的

在我国空间站工程任务中，有站外维修与辅助工具，做好太空中的舱外维修和保养，离不开这些辅助工具。而我国空间站也首次进行了舱外活动，并且完成了全景相机的在轨抬升，有舱外维修和辅助工具能够帮助航天员执行出舱任务，能够保障太空舱正常运行，也能够及时发现危险，从而尽快解决。

1.做好太空中舱外维修和保养离不开辅助工具的使用，这可以有效协助航天员操作不便的状况

这些辅助工具可以有效协助航天员客服在穿着航天服的状态之下的操作不便利，能够实现航天员的单手操作，也能够防止航天员在轨飘走，克服了很大的难题。有了这些辅助工具，航天员可以在舱外进行维修，而且也能够确保舱外维修和辅助工具的良好状态，随时对维修工具进行检查，满足出舱要求之后再进行作业。

2.太空中舱外维修和保养工具包含便携式脚限位器，以及两种便携式安全带和舱外操作台以及微型工作台

有了这些太空维修工具和保养工具，就不用担心了。这些工具有用于舱外设备维修的工具，比如舱外扳手和舱外电动工具，这些工具还能够配合航天员的姿势进行辅助维修。而且这些工具也能够适应舱外的真空和高低温环境，设置也有休眠模式，能够更加方便快捷，解放航天员的双手，对维修工具进行临时存放。

3.做好太空中舱外维修和保养，也离不开宇航员与维修工具的相互配合

想要熟练使用这些工具，还需要宇航员对这些维修工具更加熟悉。这些工具可以与航天服相连，形成一个微型工作台，像一条多功能腰带一样，能够环绕在航天员的腰部，让航天员能够正常使用舱外电动工具，航天员能够随用随取。想要做好太空中的舱外维修和保养，还需要技术的不断进步与推进。

宇航员在太空中一般是会长胖的，有专门在太空中使用的体重秤。

宇航员在空间站长时间工作时要定期检查身体，称体重。因为宇航员在太空是失重的，所以在太空称重的方法和在地面完全不同。宇航员在空间站上称体重时，首先站在杠杆上方的一个踏板上，使踏板上的一个弹簧收缩，然后借助专用扳手松开弹簧，使弹簧振动。测量仪可以通过测量弹簧的振动幅度来测量宇航员的体重。这种体重测量仪是苏联专家专门研制的，用来给在太空工作的宇航员称重。

宇航员普遍在太空中都会变瘦，NASA营养与生物化学实验室开始研究太空中人体的脂肪处理。但长期调查发现，在太空中，人体对脂肪的处理基本没有差别，人体的新陈代谢也没有明显变化。随后，研究小组发现，所有宇航员的身体状况都类似于食物摄入不足。这意味着宇航员没有吃足够的食物，不能获得足够的营养。

为了延长食品的保质期，太空食品基本都是脱水食品，密封在小袋子里，宇航员可以长时间保存太空食品。为了避免失重环境下食物碎片漂浮在空中，太空食物被做成软糖质地。软糖质地的脱水食品真的会降低食欲，太空食品的选择非常有限！除了太空食物短缺，科学家认为失重也会影响食欲。航天员经过严格的训练，对食量有一定的要求。但在失重环境下，食物不会像地球一样在胃里下沉，会导致胃里更明显的饱腹感。当肚子觉得饱了，食欲就会大大下降。事实上，宇航员摄入的热量不够！

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2。质量不随空间位置而变化，所以质量不变。

G=mg 只要求得重力加速度

3。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。

  失重是太空环境一个十分重要的特性。在失重状态下，人体和其他物体受到很小力的作用就能飘浮起来。所以宇航员在太空就会失重。

根据牛顿第二定律:F=ma

则M=F/a

聂海胜那个装置的一个力是装置自己产生的一个固定的里，通过这个力弹回去带动聂海胜的身体运动，给聂海胜身体一个加速度，然后通过装置得到这个加速度的测量的值，这样通过牛顿第二定律的处换式M=F/a

用力F除以这个加速度a，就可以得到体重M

向心力公式F=mrw^2 F是向心力，质量是m,速度是v,半径是r

按照上面那个原理，需要一种装置，能把聂海胜在一个固定力的作用下，在一定半径的旋转后，抛出去，然后测量抛出去的速度，这样就计算出质量了，不过这样的装置实现起来比较麻烦，而且人的体积较大，这个半径定义有难度，估计实现的效果不好。

问题二：宇航员在太空如何测量体重 10分 宇航员在太空是失重的,用静力学的方法是测不出体重的,如果唬测的话可以用动力学,给他一个力,测出在这个力作用下的加速度,质量M=F/a

问题三：提问：太空中怎样称体重 宇航员在空间站上称体重时，首先站在一个位于杠杆之上的踏板上，使踏板上的一根弹簧收缩，然后借助一种专门扳手的帮助松开弹簧，使弹簧发生振动。测量仪通过测量弹簧的振动幅度，即可测量出宇航员的体重。

这种体重测量仪是俄专家专门为在太空工作的宇航员称体重而开发出的。早在1974年，前苏联宇航员在“礼炮-3”空间站工作时就开始使用这种仪器测量体重。

问题四：宇航员要在航天空间站中停留数月,怎样测量宇航员的体重 通过一个加速度仪来测试，通过这个仪器给施加航天员一个恒力，测出瞬间加速度，利用牛顿第二定律F＝ma，因为加速度和施加的力都是已知量，所以求出的m就是航天员的体重啦

问题五：在太空中人可以用弹簧秤测量自己的体重吗 30分 太空中，人体处于失重状态，就是没有重量，使用弹簧秤无法测量自己的体重，但是可以使用双手得到两只手的拉力。

问题六：太空第一课：太空测体重 因为在太空中是没有重力的，所以一般在地球上使用的靠重力这种静态的方法来测体重是不适用的，太空中只能通过动态的方法来测试。

根据牛顿第二定律:F=ma

则M=F/a

聂海胜那个装置的一个力是装置自己产生的一个固定的里，通过这个力弹回去带动聂海胜的身体运动，给聂海胜身体一个加速度，然后通过装置得到这个加速度的测量的值，这样通过牛顿第二定律的处换式M=F/a

用力F除以这个加速度a，就可以得到体重M

向心力公式F=mrw^2 F是向心力，质量是m,速度是v,半径是r

按照上面那个原理，需要一种装置，能把聂海胜在一个固定力的作用下，在一定半径的旋转后，抛出去，然后测量抛出去的速度，这样就计算出质量了，不过这样的装置实现起来比较麻烦，而且人的体积较大，这个半径定义有难度，估计实现的效果不好。

问题七：宇航员在太空如何测量体重 10分 宇航员在太空是失重的,用静力学的方法是测不出体重的,如果唬测的话可以用动力学,给他一个力,测出在这个力作用下的加速度,质量M=F/a

问题八：提问：太空中怎样称体重 宇航员在空间站上称体重时，首先站在一个位于杠杆之上的踏板上，使踏板上的一根弹簧收缩，然后借助一种专门扳手的帮助松开弹簧，使弹簧发生振动。测量仪通过测量弹簧的振动幅度，即可测量出宇航员的体重。

这种体重测量仪是俄专家专门为在太空工作的宇航员称体重而开发出的。早在1974年，前苏联宇航员在“礼炮-3”空间站工作时就开始使用这种仪器测量体重。

问题九：宇航员要在航天空间站中停留数月,怎样测量宇航员的体重 通过一个加速度仪来测试，通过这个仪器给施加航天员一个恒力，测出瞬间加速度，利用牛顿第二定律F＝ma，因为加速度和施加的力都是已知量，所以求出的m就是航天员的体重啦

问题十：宇航员在太空可以称量体重吗 目前来说，人类在太空中的空间站都还没具备这一个功能，因为是实验需要无重力状态。但是要达成称体重的目的也并不难，就是让空间站按照一定的速度旋转就可以了，空间站内部会产生一个重力场。这一宇航员就可以称体重了

克里斯·哈德菲尔德空间站的天籁之音。

从太空俯看地球。

1961年，加加林在最大高度为301公里的轨道上绕地球飞行一周，这是人类首次发射进入地球轨道，打破人类只生活在我们地球家园表面的极限。

60年后，6月17日，神舟十二号载人飞船发射升空，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，成为首批“入住人员”,这是中国人首次进入自己的空间站。

人类每一次征服太空，都令人激动。是什么让人类不顾艰险，飞向星辰宇宙？人类出现在太空的意义应是什么？它的极限是什么？它的责任又是什么？

本期悦读，我们将聚焦载人航天和航天员，从湖南科学技术出版社近年来出版的航天主题书单中发掘载人航天奥秘和航天员们的不一样的生活。

宇航员大部分工作生涯都在地球上

“飞船的舷窗随时可能向你展现奇迹，每隔92分钟，就会有另一场日出：天空就好像奶油蛋糕一样，最下面是一层橘色，往上是一层厚厚的蓝色，再往上，是浓重的黑暗，其上繁星点点。我们所在的星球的一切秘密都展示在眼前……”

《宇航员地球生活指南》描绘了壮观而又鲜为人知的太空 探索 经历。作者克里斯·哈德菲尔德上校是世界上经验极为丰富、成就极为卓著的宇航员之一，他从9岁起就开始追逐他的飞行员职业生涯，1995年哈德菲尔德第一次进入太空，2013年5月，他在担任国际空间站指挥官5个月后返回地球。

哈德菲尔德永远记得他第一次太空行走的情景。在太空舱之外漂移，完全沉浸在宇宙奇观之中，把自己系在飞船上，每以小时17,500英里（约28,163千米）的速度绕地球飞行——这是他一生之中梦寐以求，并为之奋斗的目标。原本他设想的出舱动作有些类似电影中的情景——随着电影配乐的旋律进入高潮，优雅地推开舱门，进入漆黑的宇宙空间。但在那一刻，他无心去考虑那些神奇的场景，只能专注而笨拙地扭动身子，避免宇航服被系绳缠住。他小心翼翼地先露出头，全世界只有几十个人曾这样露出过头。然后像一头被缆索捆绑住的小牛犊一样进入宇宙空间。

“单纯飞向太空并不能使我一下子成为真正的宇航员。现在，只要有钱并且身体 健康 ，任何人都可以进入太空。这种人可以叫‘太空飞行参与者’，通常也被称为‘太空游客’，人均花费2000万至4000万美元就可以离开地球大约10天，乘坐联盟号宇宙飞船抵达国际空间站。这并不像登上飞机一样简单，他们需要完成半年的基础安全训练。但是成为一名太空游客和成为一名宇航员确实不一样。”哈德菲尔德说。

他在书中讲述了多年的训练经历，他与所有想要成为宇航员的人们一样，在同一个地方学习：就在地球上。

当人们遇到宇航员时总会问：“你不在太空飞行的时候都会做什么呢？”人们对宇航员有着这样一种印象，仿佛他们不是在太空中就是在去太空的路上，而哈德菲尔德告诉大家的真相则是：“我们就在地球上，训练，我们大部分的工作生涯都在地球上训练。”

“如果你只是喜欢坐着宇宙飞船绕地球飞行，你肯定会讨厌当宇航员的。”准备时间和在轨时间的比例是好几个月对应太空中的一天。这意味着如果你要进入太空，至少要训练好几年，然后还不一定能分配到太空任务，而为特定任务进行的训练还要花费2-4年的时间，并且这种训练比通常的训练更加密集、更加严格。你需要练习难于应付的、重复的任务，更要练习应付极具挑战性的、让你筋疲力尽的任务，这些时间非常非常漫长。

从根本上讲，宇航员从事的是服务业，这份工作的本质并不是在太空中寻求个人刺激，而是使对太空的 探索 更安全，获得更多科学成果。所以，虽然为了进入太空需要学习所需的关键技术，比如太空行走等，但也有许多其他难题，训练、上课——特别多的课——还要考试。在晚上和周末也要学习，除此之外还有地面工作，支持其他宇航员的任务，这对提高能力也很重要。

长时间模拟体验，可能永远不会遇上

距离第一次进入太空的6年后，在2001年4月，哈德菲尔德再次进入太空去完成STS-100号任务时，对整个复杂的宇宙飞行有了更深的理解。在计划升空前，他为STS-100任务训练了整整四年。开始训练的时候，他们的目的地，即国际空间站，甚至还不存在；空间站最初的几个部分是在1998年被送入太空的。他们的主要任务是搭载并安装加拿大臂二号，这是一个巨大的机械臂，用来抓住卫星和宇宙飞船，运送物资和人员，另外最重要的是，它可以用来组装国际空间站的剩余部分。飞船将继续运送功能舱室和实验室，加拿大臂二号将协助把它们放到指定的位置。那是世界上最贵重也是最复杂的建筑工具，把它搬上去并使其工作需要不止一次舱外活动，而是两次——而且哈德菲尔德是EV1号，主要的太空行走者，虽然在这之前，他从没出过太空舱。

哈德菲尔德在中性浮力实验室练习了多年的太空行走。太空行走就像是同时进行攀岩、举重、维修一个小型的引擎，并表演复杂的双人芭蕾舞——同时还要穿着笨重的太空服，拿东西时不时摩擦着你的关节、手指和锁骨。在失重环境下，很多简单的工作变得异常困难。仅仅是用扳手拧开一个螺栓，就像是穿着滑冰鞋，戴着冰球守门员手套去换轮胎一样的困难。因此，每次太空行走都需要数年的精心准备，包括数百名工作人员以及许多不为人知、坚持不懈的工作来确保所有细节——以及所有突发状况——都被考虑在内。超级周密的计划十分重要，因为每一次太空行走都很危险。你要冒险进入一个完全不适合生存的真空环境。要是遇到了麻烦，你根本就无法立刻逃回飞船内部。

宇航员所接受的训练中，有很多内容都是神秘的、一生仅有一次的体验，让人很难不爱上这项活动。2010年夏天，哈德菲尔德在加拿大的帕维湖与一个国际研究小组一同工作。帕维湖湖底布满了微生物岩，这些岩石奇形怪状，看起来很像珊瑚礁。在湖底看这些微生物岩，有点像是在 探索 另一颗行星。这个国际研究小组认为这件事应该请宇航员也参与一下，因此哈德菲尔德获得了DeepWorker小型潜艇的驾驶资质。

当独自一人呆在一个小小的防水泡泡里，位于约61米的水下，拍摄并且收集一些跟地球生命起源有关的结构样品时，你会感觉自己远离了尘世。这种工作简直太适合宇航员来做了，他们所接受的训练，要求眼、手、脚能在艰险的环境中协调工作，不能撞到任何东西，同时，DeepWorker本身也像是在月球、小行星和火星上来收集样本的车辆。最终有机会做这项工作的宇航员，可以借此学会如何充当地球上的科学家的手和眼睛，学会如何把宇航员培养成地质学家——虽然不是了不起的大地质学家，而是刚刚好够用的地质专家。因为这要比试图把一流的地质学家培养成宇航员要实际一些。

很显然，这些都是长期目标。作为宇航员，很多训练都是这样：“我们在学习如何做一些事情，这只不过是对某个更大的使命的一点点贡献，但是对我们自己的职业前景则没有什么帮助。我们要花很长的时间学习并模拟一些体验，但我们可能永远都不会有这样的经历。实际上，这都是假设的情景，但是我们都会全力去学习。”

如何应对内心的恐惧？

“你是怎么应对自己内心的恐惧？”这是宇航员们经常会被问到的问题之一。

当人们想到太空 探索 ,他们想象到的并不只是尼尔·阿姆斯特朗走下登月舱的台阶，双脚踏到月球上的情景；他们也会记得哥伦比亚号航天飞机返回大气层后解体所发出的令人惊愕的火光,以及飘散而下的金属残片和字航员的遗骸。太空飞行的这些惨烈的景象和令人喜悦的成功时刻,都深深烙印在了公众的意识中。

因此，很自然地，当人们试图去想象坐在发动机轰鸣的火箭上的时候，他们会认为那一定是一种可怕的经历。而且，如果你被人从大街上拦住,之后被匆匆塞到一艘火箭飞船里，告诉你4分钟后就要发射升空，而且你要知道，一旦你出现任何的操作失误，你不仅会丢掉自己的性命，而且会害死周围所有的人，你一定会害怕得不知所措。

但是，哈德菲尔德对此并不害怕，因为他们已经接受了训练，而且是多年的训练。训练由多个专家团队进行，他们帮助宇航员们考虑清楚如何处理发射和降落之间可能发生的各种情况。像所有的宇航员一样，哈德菲尔德经历太多次模拟真实情景的太空飞行，所以当火箭发动机终于咆哮喷射时，他的主要情绪不是担心，而是放松。

感觉自己准备好了，可以去做某件事情，并不意味着你确定自己会成功，而是意味着你了解可能会出现什么问题，并且有准备好的计划来解决问题。太空计划的培训人员,会专门设计各种糟糕的情况,让宇航员们一遍又一遍地在日益复杂的模拟环境中演练。比如,要练习遇到引擎故障、某台电脑死机，或是遇到爆炸该怎么办。比如，要被迫坦然面对失败,研究它、剖析随之而来的各种可能的情况,拆分所有的组件,分析所有可能出现的后果,这些训练确实非常有效。在几乎每天都进行这样的训练,连续几年后,你就像穿上了最强悍的铠甲,可以对抗恐惧。这种铠甲是通过艰辛的努力而获得的能力。

宇航员接受的训练让他们发展出一套新的本能:在面对危险的时候,他们不再是肾上腺素激增,心里想着是迎战还是逃跑,而是会立即考虑威胁的轻重缓急,然后有条不紊地找办法化解之。

在面对危机的时候,他们不是直接想逃跑,而是想如何行动起来,弄清楚出了什么错,然后予以解决。

火灾是飞船上所能发生的最危险的灾难,因为宇航员真的是无处可去。同时,火焰在失重状态下的表现不好预见,而且更难扑灭。当上宇航员头一年的时候,哈德菲尔德觉得要是听到报警器的这种响声,他的反应会是抓住灭火器,并马上为了自救而投入战斗。

但是在经历了过去21年的训练之后,这种本能经过训练已经变成了另外一组反应,这一组反应可以用3个词来描述:警告、集合,并投入工作。“处理问题”是美国宇航局的口头禅,意思是要依次按照决策树状图,有条不紊地寻找解决问题的办法,直到你耗尽氧气为止。他们经常要演练“报警、集合、处理”这一规范来应对火警,因此这些反应不只是成了宇航员的第二天性,而且实际上已经取代了他们的自然本能。

1、溺毙在太空中

宇航服就像一个小型的个人航天器，它也会失灵。意大利宇航员Luca Parmitano2013年进行太空行走的时候，就曾发现他的头盔灌满了水。他宇航服上的换气系统出现了问题，因此他头盔里的水盖住了他的眼睛和耳朵，也遮住了他的鼻子。在有溺毙危险的情况下，他不得不中断太空行走。他并不是第一个体会到宇航服有问题的宇航员。

2001年，加拿大宇航员Chris Hadfield发现他的左眼受到刺激流出泪水遮住了他的眼睛，他的右眼也受到了刺激。那种情况使得他在太空中拿着电钻的情况下失明了。担忧可能是宇航服中有毒气体泄露的情况下，他违背生存本能释放出宇航服里的氧气。幸运的是他的泪水冲刷掉了刺激他眼睛的东西，他得以停止释放氧气的举动完成太空行走。

2、飘走

虽然到目前为止还没有宇航员不知不觉漂移到太空中，不过Hadfield将此当作他最深的恐惧。任何进行太空行走的宇航员都必须在身上绑着26米长的钢绳。

通常情况下宇航员会结对进行太空行走。当他们还在气闸室中的时候，必须彼此用绳子绑在一起，接着一人先出舱，将两人的固定绳绑在舱外后，舱室内的人才会解开绑着两人的绳子，宇航员分离的概率很小。

3、血液沸腾

宇航员在进行太空行走时穿着的宇航服能够保护他们不受真空环境的伤害。人类的血肉在真空环境中会膨胀至其正常尺寸的两倍。美国空军飞行员Joseph Kittinger于1960年进行高海拔跳伞的时候发现了这一点。他跳伞的时候右手套脱落，他的手立即膨胀了起来。

不过他还是勇敢地跳了下去，创下多项世界纪录。回到地面后他的手回归正常大小。他很幸运，脱落的是手套而不是头盔或者身上其它部位的服装脱落，否则他也没办法活着创造世界纪录。宇航服受损，人们最担心的是宇航员的呼吸问题。如果宇航服快速减压，那么宇航员将在15秒后死亡——这正是身体用光体内所有氧气所需的时间。

1966年，NASA一名测试对象就曾体会过这样的感觉，他说他在失去意识前，感觉自己舌头上的唾沫起泡了。在太空中，如果没有宇航服提供密封环境，那么人的体液会在人体内的气体快速膨胀的时候沸腾起来。不过宇航服上出现一个小洞却不是什么大问题。2007年美国宇航员Rick Mastracchio宇航服的左手拇指外层处出现了一个小洞。

宇航服有多层以保护宇航员不受微流星体的伤害。岩石颗粒的重量虽不足一克但它们的速度可达到22500mph。目前没有宇航服能够保护进行太空行走的宇航员们不受大一点物品的伤害。NASA在地球轨道上追踪到五十多万片人造太空垃圾，其中两万片垃圾的体积至少与一个橙子的大小差不多。

4、筋疲力竭

曾经，美国宇航员Scott Kelly和Kjell Lindgren进行太空行走的时候，花费了7个多小时的时间给机械手上油并进行操纵锚索等任务。

太空行走耗时如此之长的原因之一在于虽然160公斤中的宇航服在太空中没什么重量，但它还是很大，穿着它的宇航员们多少都受到了影响。

在没有重力让他们一直待在原地的时候，宇航员们无法简单地站在一个地方进行工作。有时他们在太空中拧扳手，结果他们的身体却会不自觉地拧转方向。所以他们工作的时候必须耗费更多力气才行。

5、未知数太多

1965年前苏联航天员Alexey Leonov进行太空行走至今已有很长时间。他只在舱外待了12分钟，但即便如此他也差点将自己交代在外太空。

前苏联的工程师没有考虑到Leonov的宇航服在零压力的情况下会膨胀的问题，导致他回舱的时候差点进不去。同年美国宇航员Ed White进行太空行走的时候发现某个弹簧出错，也差点没能活着回到地球。

1965年以来，宇航员们在进行太空行走时遇到的未知之数不胜枚举，虽然现在这种未知已经减少，但它们依旧存在。Hadfield说：“宇航员们必须提前设想各种担忧。我们花费数年时间设计每个细节，确保每个环节不出错，这样当真正的错误来临时你就不会被恐惧干扰。没人想要一个动不动就大惊小怪的宇航员。”

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