神舟十八号乘组已入住“太空之家”一月有余，航天员在此期间顺利完成了身体质量的测量。为什么要进行身体质量的测量？如何在微重力环境下开展测量？用以测量的仪器进行了哪些改进与升级？让我们一探究竟。
身体质量，是最基本的生理指标之一，稳定的身体质量是身体健康的基本标志，身体质量的变化反映了新陈代谢的运行状况。在太空中，身体质量的测量对于监测航天员的健康和生理变化非常关键，特别是在长期驻留任务中，定期监测身体质量不仅可以帮助调整航天员饮食结构、锻炼计划及工作负荷，还可以进行空间疾病的预测及安全防护的设计。
在轨质量测量在生命科学研究中也起到重要作用。准确的身体质量测量指标，可用于研究在微重力条件液流失、肌肉萎缩等现象，可以研究长期微重力条件下的新陈代谢效率及在轨的生理反应等。
在地面进行质量测量的方法有很多，但一般不适合太空应用。在轨进行质量测量需要克服微重力环境、柔性以及测量时质心难以确定等困难，因此需要借助特制的“太空体重秤”——质量测量仪。
从外形来看，质量测量仪与大家平时使用的体重秤可以说是“毫不相关”，它主要由主机（恒力机构、测量系统）、四连杆、支架、释放机构和力传感器电缆等组成，属于航天员健康保障装备。
微重力环境下质量测量的基本方法是：施加已知外力使被测物体运动，然后通过测量与被测物体质量相关的惯性特性，如振动频率、动量、加速度等，最终计算出被测物体质量。目前主要研究的在轨质量测量原理分为：自然频率原理、离心力原理、直线加速度原理和动量守恒原理4类。
质量测量仪应用直线加速度原理，通过牛顿第二定律：F（力）=m（质量）×a（加速度）计算航天员质量。
在使用质量测量仪时，航天员首先按要求固定在支架上，然后推至指定位置，在支架复位的过程中，恒力机构（由凸轮、弹簧、定滑轮和钢丝绳等零件组成的机构）提供的恒力（F）作用于航天员身体，使航天员做匀加速直线运动。通过光栅测距装置测量航天员在恒力作用下的位移速度（v）和时间（t），以此计算加速度（a=v／t），在已知恒力的情况下计算出的质量（m=F／a）。
2011年9月，第一代质量测量仪搭载天宫一号目标飞行器入轨。神舟九号乘组三名航天员使用这套仪器顺利完成了、食品包、冷凝水箱等测试工作，在神舟十号任务期间开展的首次太空授课中，“太空教师”王亚平对其工作原理和工作流程进行了讲解、展示。
第二代质量测量仪从测量精度、测量稳定性、测量及标定算法、软件改进、结构优化、工效学设计等方面入手，使质测仪精度显著提高，测量结果的一致性也较上一代质测仪有明显提升，2021年4月，第二代质量测量仪随天和核心舱上行，顺利完成神十二至神十六乘组在轨质量测量任务。
面向运营期医监需求和航天员使用反馈，为进一步提升质量测量仪的测量稳定性、操作效率和舒适性，科研团队对质量测量仪再次进行优化，重点优化了四连杆和支架的结构、提升结构强度和刚度、加装了防滑套，改良了的定姿装置。2024年1月，改进的四连杆和支架随天舟七号货运飞船上行至空间站，目前，神十七与神十八乘组完成了在轨标定和质量测量，反馈结果良好，测试的精度和稳定性不仅显著提升，也使航天员在进行质量测量时操作更加高效，坐姿更加舒适。
在飞行任务中，航天员的身体质量测量对于监测其健康状况至关重要。通过使用质量测量仪，能够准确跟踪航天员在轨期间的质量变化，为航天医学研究提供重要数据，有助于科学家分析微重力环境对的影响，并为航天员的健康维护与保障提供科学依据。随着技术的进步，质量测量设备将持续得到改进，确保其在太空环境中的精确度和稳定性，为航天员的在轨工作和生活顺利提供支持。
神舟十八号乘组已入住“太空之家”一月有余，航天员在此期间顺利完成了身体质量的测量。为什么要进行身体质量的测量？如何在微重力环境下开展测量？用以测量的仪器进行了哪些改进与升级？让我们一探究竟。
