科技助力冬奥会“用雪自由”

来源:中国数字科技馆
  北京冬奥会将在2022年2月举办,届时北京会不会面临用雪困境呢?别慌,科技已经让北京冬奥实现了高质量的“用雪自由”。
  考虑到自然天气过程以及降雪的不稳定性,国际赛事尤其是冬奥会的雪上竞技项目,一般都会使用人工造雪来铺设雪地赛道。为了保障赛事期间雪上项目能够顺利进行,北京冬奥会采取了高效率、高质量、全自动和可操控的人工造雪。
  对于人工造雪技术来说,它的优点之一是时间可控,让冬季项目摆脱“靠天吃饭”的困境;其次,这种技术的门槛也相对较低,只要温度低于0℃的干燥气候就可以使用。
高山滑雪,造雪工作,造雪设备
  今年11月15日,国家高山滑雪中心正式开展冬奥会赛时高山滑雪项目造雪工作。图为一台造雪设备正在工作  图片来源/视觉中国
  “一般情况下,人工造雪都使用‘雪炮’造雪机。它的原理也大致可以分成两种,一种是用制冰装置生产出很小的片冰,用片冰来造雪;另外就是传统的高压水跟空气混合来造雪。”一位资深业内专家表示,“传统人造雪是将水注入专用的喷嘴或喷枪,再用高压空气将水流分割成微小的粒子,只要温度低于0℃以下,喷枪把这些粒子喷出来,小水滴就能在落地之前快速冻结凝固成为冰晶。” 
  除了时间可控的优势,人造雪因为可以自由地按需调整所造雪的粒径、含水量和硬度,因而更能满足不同赛事、不同场地的雪地需求。
  以高山滑雪项目为例:作为冬季项目中的重要内容,该项目因为运动员时速非常高,因而对赛道的要求也更高,只能使用“冰状雪”赛道方可满足国际标准。
我国首条高山速降“冰状雪”赛道,太舞滑雪场,滑雪赛道
  2019年初,我国首条高山速降“冰状雪”赛道(图右侧赛道)在张家口市崇礼区太舞滑雪场制成  图片来源/新华社
  据了解,冰状雪是指滑雪场上雪质的一种形态,其雪花比疏松绵软的天然雪要“硬”,密度高达0.65克/立方厘米,如果用它来铺压道面,就仿佛在雪地建设了一条“塑胶跑道”,既能减小赛道表面对滑雪板的摩擦力、显著提高成绩,又能提升运动员滑雪时的舒适感,有助于保护运动员的身体。
  很长时间以来,打造高质量的冰状雪赛道一直都是我国冰雪产业“卡脖子”的技术难点。为此,我国科研工作者经过不懈的努力,成功建立了北京延庆、张家口赛区制造冰状雪的属地参数,同时借助注水和压实成套的制雪工艺,最终成功造出了符合大陆性季风区气候条件的合格“冰状雪”。 
国家高山滑雪中心,压雪车,造雪
  工作人员在国家高山滑雪中心的雪道上操作压雪车  图片来源/新华社
  为了更好地解决“雪从何处来”的难题,北京冬奥会又大胆尝试了储雪技术——在前一年冬天的时候提前把合格的雪造好,然后将这些雪储存在一个平整的场地,等到赛时再使用。2017年,北京冬奥组委会曾在延庆石京龙滑雪场开展了相关试验。实践证明:60%的冬雪被成功储存了下来。
  除了用雪问题,如果冰状雪赛道建好后突逢降雪,天然雪也会导致原本“光滑如镜”的赛道功亏一篑。2月底、3月初的华北地区易出现极端天气,如遇降雨还可能会导致赛道表面结冰,进而增大比赛风险。对此,北京冬奥会制定了详细的应急预案:遇雪即用压雪机重新压实雪道,并研发了冰雪硬度仪等自动测量仪进行雪道雪质检测,切实保障冬奥雪道高质量用雪。
  撰文:王雪莹
  编辑:丁林
  科学性审核:张凯  北京理工大学宇航学院教授
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