20日,王亚平在太空授课中演示了如何在太空中测量航天员的质量,以“助教”身份出现的聂海胜亲自上阵示范。最终太空上的质量测量仪器显示,聂海胜的质量是74公斤。公开资料显示,聂海胜体重多年一直保持67公斤。为什么聂海胜胖了7公斤?
猜想1测量仪出现误差?
记者注意到,实验装置是机械弹簧机构和高科技的光栅测速系统的组合体,会不会是弹簧回弹过程中出现较大误差?抑或两个系统间的配合出现问题?
北京教科院基教研究中心物理教研室主任陶昌宏告诉记者,实验过程进行得非常完美,他判断,排除仪器准确程度问题,测量结果不可能出现大的误差。
北京大学地球与空间科学学院教授焦维新解释说,仪器产生大的误差的可能性非常小。焦维新介绍,用此方法测量物体质量,在地球上也是非常容易的事情,制作这样的测量仪器,在地面环境很容易实现校正,因此,升入太空后,出现“跑偏”的可能性不大。
猜想2航天员太空浮肿?
神九于2012年6月16日发射,升空后24小时,景海鹏、刘旺、刘洋三位宇航员的面部都不同程度地出现了浮肿。在电视画面中,航天员都感觉胖胖的,是不是因为出现水肿导致聂海胜体重增加?
专家解释,在失重条件下,体液要重新分布,血液上涌,会让脸看起来比较胖。浮肿是一个正常的现象,人处于一种失重状态,首先发生改变的就是这个人血管里流体静压消失,面部浮肿,有头胀的感觉,这些都是正常的现象。
由于失重,心血管功能紊乱,体液上涌,胸部和头部体液充盈,给感受器官一种虚假的信号:体液过量。内分泌系统便自动对身体进行调节,将部分体液以尿液形式排出体外,虽然出现表面上的浮肿,但是航天员体重却在下降。
猜想3航天食品太丰盛?
据执行神十任务的航天员介绍,在这次飞行中,根据三位航天员的不同口味,专家们专门制订了个性化食谱,除了种类繁多的鱼、肉类罐头、面包等,还有中式菜品,如鱼香肉丝、宫保鸡丁、烧鸡腿等,同时又新增了新鲜水果、小米粥、酸奶、粽子等多种太空食品。
是不是因为神舟十号航天员伙食大为改善,聂海胜没管住嘴?
专家表示,失重会导致心血管系统功能紊乱,味觉失调,食欲不佳,进食量减少,实际摄入的热量要比推荐值少20%。
其次是肌肉萎缩。我们正常人一年骨丢失0.5%-1%,而航天员一个月就会丢失1%-3%。同时失重使人肌肉萎缩,骨软肌瘦导致体重下降。此外,在失重状态下的运动看上去容易,但研究结果证明,宇航员在太空中工作时消耗的体力,与在地面上消耗的相当,因此可以排除聂海胜“好吃懒做”导致发胖。
猜想4航天工作服太重?
航天员服装主要有四类,包括舱外航天服、舱内航天服、空间运动服、航天工作服。舱外航天服就是翟志刚出舱时所穿的那种,系统重量约200公斤左右。而舱内航天服,也叫舱内压力救生服,是航天员升空时所穿,带有头盔,重量大约是10公斤左右。空间运动服与地面运动服并无差别。
本次太空授课时,航天员穿的就是蓝色航天工作服。尽管航天工作服具体资料尚未公布,但从此前媒体报道中得知,“航天工作服是长衣长裤,但是比起舱内航天服要轻便得多。 ”因此,它也不可能成为聂海胜体重发生剧烈变化的原因。
猜想5秘密藏在衣兜里?
从太空授课公开的视频来看,聂海胜的航天工作服上至少有4个大兜,其中有两个分布在胳膊上,有一个在胸前,最大的大兜儿在腿上。
在太空授课中的最后一个实验,聂海胜在回收实验用具的时候,拿出吸附纸将水球吸附后放进了裤子上的大兜里。尽管在整个直播过程中,记者没有看到聂海胜从工作服上的衣兜里掏出实验用具的动作,但是,他身上的那些大兜,始终看起来鼓鼓的,里面装了些什么?是否有质量很大的物体呢?待航天员凯旋之后,谜底才能揭晓。
核心提示
测质量聂海胜74公斤
在太空课堂上,王亚平老师展示了在失重环境中专门测质量的装置——“质量测量仪”。
演示过程中,聂海胜被固定在质量测量仪上,然后王亚平把连接运动机构的钢丝绳拉到指定位置,拉力使他回到了初始位置。王亚平解释说,实验的原理是牛顿第二定律。实验计算出聂海胜身体的质量为74公斤。
“中国首次太空授课,展示了太空魔幻。 ”——《侨报》
“中国航天员在太空给6000万孩子上课。 ”——《基督教科学箴言报》
“这是迄今为止最大胆的尝试。 ”——美联社
链接
大多数航天员体重都会减轻
中国航天员中心表示,在航天飞行后的体检中发现,大多数航天员的体重会减轻2公斤至3公斤。美国航天局健康专家则称,宇航员们每次执行太空任务,体重平均都减轻5%左右。
据报道,此前上天的航天员体重均出现了下降。航天员科研训练中心主任陈善广此前披露,神舟七号航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏体重都出现不同程度下降,其中翟志刚因为出舱活动体力消耗大,体重下降幅度最多,刘伯明次之。
神舟九号航天员刘洋、刘旺、景海鹏在返回地面1个月后讲述太空经历时,曾经描述“回到北京后体检,每人都瘦了十来斤”。
延伸
实验环境 微重力非零重力
进行太空授课时,天宫一号与神舟十号组合体运行在距地球300多公里的轨道上,地球引力能否对质量测定结果构成干扰?
对此,北京大学地球与空间科学学院焦维新教授回答了记者提问。
他说,如果是零重力,必须满足以下三个条件。一个是地球是均匀的正球体,而事实上,地球并不是一个正球体,而是一个两极稍扁,赤道略鼓的不规则球体。二是神舟飞船和天宫一号组合体围绕地球做匀速圆周运动,在每一点的速率都是不变的。三是飞行过程中没有空气阻力。在实际情况下,这三个条件不可能满足。在这种条件下,航天员所在的天宫一号不是一个零重力环境,而是一个微重力环境。
即便如此,也不足以影响质量测定结果。
课后作业 还有另一个答案
王亚平在太空中为同学们留了一道作业题,提示用弹簧的振动频率也可以测量出物体的质量。
专家认为,除此以外,测量出物体的质量,还可以用“单摆运动”的方式。不是让弹簧做上下振动,而是让弹簧拉着重物做匀速圆周运动,和此前做过的单摆运动相似,在太空上是非常容易实现的一种运动。知道物体做圆周运动的轨道半径,并且测量出物体做圆周运动时单位时间内所走的弧度,根据这些数据就可以计算出物体的质量。
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