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清华大学四项技术“护卫”神九

来源:中国教育报 2012-06-17 高靓

  “我们有四项自主研发设备,用于监测和保护神九航天员的健康。”正在酒泉发射中心等待神舟九号飞船升空的清华大学航天航空学院人机与环境工程研究所所长李路明教授按捺不住内心的激动与自豪。根据中国航天员中心的需要,李路明领衔的科研团队研发的质量测量仪、神经肌肉刺激仪、生理信号测试盒和动态心电数据读取装置等设备将首次被航天员在太空中使用。

首次在太空中称体重

  “我们最大的突破是解决了在太空称体重的问题。”李路明说,“在地面上,称体重是小事一桩,但在太空中,失去地球引力,人都是飘起来的,怎么测重量呢?”

  他解释说,根据牛顿第二定律,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。

  别看这原理简单易懂,但目前世界上只有美国和俄罗斯拥有各自独立研制的“称重仪”。此次神九和天宫一号成功对接,将使中国成为第三个能在太空中测体重的国家。

  中国航天员已经不止一次飞天,为何现在才需要称体重?对记者的问题,李路明解释说,1至3天的短期飞行与航天员体重关系不大,以往都是回到地面后再称。而神九的航天员要飞10多天,属于中期飞行,而接下来我国载人航天还有30天、60天的飞行任务以及将来太空站长期驻留,这就要对航天员的身体状况进行随时的测量。

电刺激防止肌肉萎缩

  长期在失重的狭小空间内生活,肌肉萎缩是航天员面临的一项健康威胁。如何能够有效对抗失重效应,并尽量少影响航天员正常工作操作?

  李路明的项目组提出了电刺激的解决方案,研制出一种便携式的神经肌肉刺激仪。项目组还根据中医针灸的理论,证实刺激某些穴位,有缓解疲劳、调节精神状态的功效。

  据介绍,航天员的心电、体温、体重、呼吸等健康数据先传递到飞船主控计算机上,再由主控计算机通过天地链路下传到地面,就可以为地面人员提供准确、可靠的数据,以判断航天员健康情况。 

  “生理信号测试盒从神九发射时开始佩戴在航天员身上,另外三项设备则在2011年已随天宫一号进入太空,正在等待神九航天员的到来。”李路明说,“这次航天员在太空中驻留时间最长,探索他们身体的医学变化规律,对各种健康问题采取防护,同时满足他们的作业需求是一项艰巨任务,也关系着我们实现在太空中建立适合人类居住环境的目标。” 

成果凝聚师生智慧

  “研究已经持续了六七年,经过几百次的实验和测试,对质量和作用很有把握,”李路明说,“团队中长期从事相关研发工作的有7名教师和20多名研究生,如果加上精仪系、基础工业训练中心、美术学院工业设计系等相关部门的参与和支持,研究团队共有50多人,充分显示了清华大学多学科资源的、跨院系攻关的优势。” 

  “很多在地面上并不复杂的问题,到了天上却因为失重而变得困难重重。”李路明说,团队中的每个人都做到了迎难而上,提出了一整套解决方案,战胜了飞船内部安装和使用空间狭小、测量设备重量要求苛刻、真空环境、高测量精度和重复精度、地面模拟试验、空间测量标定等一系列挑战,最终研制成功一套可以在轨精确测量航天员体重的设备,实现了从科学想法到上天产品的飞跃。

 

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2012-06-18 14:04:13]
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