Наша сеть партнеров Banwar
Вимірювач маси тіла в невагомості (ІМТ, ІМ, массметр) - прилад для вимірювання маси тіла і малих мас в невагомості [1] .
Зі збільшенням тривалості космічних польотів медики поставили питання про необхідність спостереження за вагою космонавтів [2] .
Перехід в інше середовище проживання неодмінно веде до перебудови організму, в тому числі і до перерозподілу в ньому потоків рідини [2] .
В невагомості змінюється потік крові - з нижніх кінцівок значна її частина надходить до грудної клітки і голові [2] .
Стимулюється процес зневоднення організму і людина втрачає у вазі [2] .
Однак втрата навіть п'ятої частини води, яка становить у людини 60-65 %% вельми небезпечна для організму [2] .
Тому медикам знадобився надійний прилад, для постійного моніторингу маси тіла космонавтів в польоті і при підготовці до повернення на Землю [2] .
Звичайні «земні» ваги визначають не масу , а вага тіла - тобто силу тяжіння , З якою воно тисне на прилад [2] .
В невагомості такий принцип неприйнятний - і порошинка, і контейнер з вантажем, при різній масі, мають рівний - нульова вага [2] .
При створенні вимірювача маси тіла в невагомості інженерам довелося використовувати інший принцип [2] .
Вимірювач маси тіла в невагомості побудований за схемою гармонійного осцилятора .
Як відомо, період вільних коливань вантажу на пружині залежить від його маси [2] . Таким чином система осцилятора перераховує на масу період коливань спеціальної платформи з розміщеним на ній космонавтом або яким-небудь предметом [1] .
Тіло, масу якого треба виміряти, закріплюють на пружині таким чином, щоб воно могло здійснювати вільні коливання уздовж осі пружини.
Період T {\ displaystyle T} 
T = 2 π M K {\ displaystyle T = 2 \ pi {\ sqrt {\ frac {M} {K}}}}
де К - коефіцієнт пружності пружини.
Таким чином, знаючи K {\ displaystyle K} 
З формули видно, що період коливань не залежить ні від амплітуди, ні від прискорення вільного падіння.
Виглядає як «стілець» прилад складається з чотирьох частин: майданчики для розміщення космонавта (верхня частина), підстави, яке кріпиться до «підлозі» станції (нижня частина), стійки і механічної середній частині, а також електронного блоку вимірювання показань [3] .
Розмір приладу: 79,8 х 72 х 31,8 см [3] . Матеріал: алюміній, гума, скло органічне [3] . Вага пристрою - близько 11 кілограмів [2] .
Верхня частина пристрою, на яку грудьми лягає космонавт, складається з трьох частин [3] . До верхньої майданчику прикріплений прямокутний лист оргскла [3] . З торця площадки на металевому стрижні висувається упор для підборіддя космонавта [3] .
Нижня частина приладу є подковообразное підставу, до якого прикріплена механічна частина приладу і блок вимірювання показань [3] .
Механічна частина складається з вертикальної циліндричної стійки, за якою зовні на підшипниках переміщається другий циліндр [3] . Зовні на рухомому циліндрі є два маховика зі стопорами для фіксації рухомої системи в середньому положенні [3] .
Зверху до торця рухомого циліндра за допомогою двох трубчастих кронштейнів прикріплена фігурна майданчик для тіла космонавта, що визначає свою масу [3] .
На нижній половині рухомого циліндра прикріплені дві рукоятки, що мають на кінцях курки, за допомогою яких стопора рухомий системи утапліваются в рукоятках [3] .
Внизу на зовнішньому циліндрі встановлена підставка для ніг космонавта, що має два гумових ковпачка [3] .
Усередині циліндричної стійки рухається металевий шток, забитий одним кінцем у верхній майданчику; на протилежному кінці штока встановлена тарілка, по обидва боки якої прикріплені дві пружини, що встановлюють рухому систему приладу в середньому положенні при знаходженні в умовах невагомості [3] . У нижній частині стійки закріплений магнітоелектричний датчик, що фіксує період коливання рухомої системи [3] .
Датчик автоматично враховує тривалість періоду коливань з точністю до тисячної частки секунди [2] .
Як показано вище, частота коливань «стільця» залежить від маси вантажу. Таким чином космонавту досить трохи погойдатися на таких гойдалках, і через деякий час електроніка порахує і видасть результат вимірювань.
Для вимірювання маси тіла космонавта достатньо 30 секунд [2] .
Згодом виявилося, що «космічні ваги» значно точніше, ніж медичні, якими користуються в побуті [2] .
Валентин Лебедєв описує процедуру зважування в «Щоденнику космонавта» (1982) у такий спосіб [4] :
Прилад для вимірювання маси тіла космонавта був створений не пізніше 1976 року в ленінградському спеціальному конструкторсько-технологічному бюро « Біофізприлад »(СКТБ« Біофізприлад ») [3] .
Перший массметр був встановлений на орбітальній станції « Салют-5 » [2] [3] .
Першими випробувачами приладу в умовах реальної невагомості стали космонавти Борис Волинов і Віталій Жолобов [2] [3] .
В процесі перших випробувань виявилося, що вага Волинова в Жолобова на борту станції збігся, хоча перед польотом різниця становила майже десять кілограмів [2] . Управління польотом припустило, що це помилка «космічних ваг» [2] . Однак інженери розібралися, що інструкція з експлуатації приладу складена не зовсім ясно [2] . Після того, як космонавти скористалися відправленими на «Салют» роз'ясненнями, прилад став показувати результати точніше, ніж звичайні земні ваги [2] .
Розроблений СКТБ «Біофізприлад» вимірювач маси діяв багато років в умовах невагомості на борту орбітальних станцій « Салют »І« світ » [3] [1] .
Модернізований варіант вимірника маси поставлений на Міжнародну космічну станцію [1] .
- Відео з демонстрацією роботи приладу на МКС: Mass Measurement .