Eine „Waage“ im Weltraum: Wie misst man die Körpermasse in der Mikrogravitation?

Während der Weltraumforschung ist die Gesundheitsüberwachung der Astronauten besonders wichtig. Als einer der wichtigsten Indikatoren zur Beurteilung des Gesundheitszustands ist die Körpermasse nicht nur ein grundlegender Parameter zur Beurteilung der Gesundheit, sondern kann auch die physiologischen Veränderungen von Astronauten im Weltraum widerspiegeln. Bei längeren Weltraumaufenthalten können Veränderungen der Körpermasse von Astronauten wichtige Informationen über ihren Stoffwechsel, ihren Flüssigkeitshaushalt und ihren Muskelschwund liefern. Diese Informationen sind von entscheidender Bedeutung für die Anpassung der Ernährung und der Trainingspläne sowie sogar für die Vorhersage und Vorbeugung von Weltraumkrankheiten.

Auf der Erde kann dies mit einer einfachen Waage gemessen werden. In der Mikrogravitation des Weltraums wird die Messung der Körpermasse jedoch zu einer technischen Herausforderung. Wie also führen Astronauten diese Messung im Weltraum durch? Die Waagen, die wir auf der Erde gewohnt sind, funktionieren im Weltraum nicht, da herkömmliche Messmethoden in einer Umgebung mit Mikrogravitation unwirksam sind. Aus diesem Grund haben Wissenschaftler eine spezielle „Weltraumwaage“ entwickelt – ein Massenmeter. Dieses Instrument kann die durch die Mikrogravitation verursachten Messschwierigkeiten überwinden und die Körpermasse der Astronauten genau messen.

Das Konstruktionsprinzip des Massemessers basiert auf Newtons zweitem Gesetz, das besagt, dass Kraft gleich Masse mal Beschleunigung ist. Bei der Verwendung werden die Astronauten an einer speziellen Halterung befestigt und dann wird über einen Konstantkraftmechanismus eine bekannte konstante Kraft angewendet, um die Astronauten in einer Mikrogravitationsumgebung eine gleichmäßig beschleunigte lineare Bewegung ausführen zu lassen. Durch die genaue Messung der Verschiebung, Geschwindigkeit und Zeit dieser Bewegung kann das Instrument die Beschleunigung berechnen und basierend auf Newtons zweitem Gesetz die Körpermasse des Astronauten ableiten.

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Weltraumtechnologie wurden auch die Massenmessgeräte zahlreichen Upgrades und Verbesserungen unterzogen. Von der ersten Generation über die zweite Generation bis hin zur neuesten optimierten Version hat das wissenschaftliche Forschungsteam große Anstrengungen unternommen, um die Messgenauigkeit, Stabilität und Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. Diese Verbesserungen erhöhen nicht nur die Genauigkeit der Messungen, sondern machen die Durchführung von Massenmessungen für die Astronauten auch angenehmer und effizienter.

Für Astronauten ist die Messung der Körpermasse mithilfe eines Massemessgeräts relativ einfach. Sie müssen zunächst auf eine bestimmte Art und Weise an der Orthese befestigt werden, wobei auf die richtige Positionierung aller Körperteile zu achten ist. Anschließend schiebt ein Teamkollege den Stent an die vorgesehene Position und wartet, bis der Stent zurückgesetzt wird. Schließlich kann die Körpermasse des Astronauten durch das eingebaute Berechnungssystem des Instruments schnell bestimmt werden.

Die Messung der Körpermasse im Weltraum ist eine komplexe und hochentwickelte Technologie, die Erkenntnisse aus verschiedenen Bereichen wie Physik, Biomedizin und Luft- und Raumfahrttechnik integriert. Mithilfe dieser Technologie können wir nicht nur den physiologischen Zustand von Astronauten im Weltraum besser verstehen, sondern auch eine solidere Grundlage für den Gesundheitsschutz bei zukünftigen Weltraumforschungen schaffen.

Rückblick: Wissenschaftsabteilung von Xinhuanet