科技改變生活 · 科技引領未來
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隨著2022年2月4日冬奧會的正式舉辦，北京光榮地成為了歷史上第一個“雙奧之城”，吸引了世界各國廣泛的關注。但是在成功的背后，其實隱藏了常人不知道的艱辛。與夏季舉辦的奧運會相比，冬奧會需要的不僅是達標的溫度，還要有特定的環境，也就是用于舉辦
隨著2022年2月4日冬奧會的正式舉辦，北京光榮地成為了歷史上第一個“雙奧之城”，吸引了世界各國廣泛的關注。但是在成功的背后，其實隱藏了常人不知道的艱辛。
與夏季舉辦的奧運會相比，冬奧會需要的不僅是達標的溫度，還要有特定的環境，也就是用于舉辦比賽的冰與雪。那么，舉辦比賽的工作人員如何確保比賽時有足夠的冰雪？這些冰雪又該如何儲存呢？
人工造雪的必要性
中國在2021年的平均氣溫約為10.7℃，這也是從1961年至今溫度最高的一年。這意味著北京舉辦冬奧會時自然降雪的可能性變小，給冰雪項目的順利進行帶來了巨大的挑戰。
當然，降雪量也不是越多越好。降雪量不足會使運動項目無法開展，降雪量過多也不利于運動員的發揮，同時還妨礙交通和人們的正常生活。
除此之外，自然降雪具有很大的不穩定性，而且還非常松軟。在運動員滑雪的過程中，賽道上的雪可能會因為摩擦溫度升高或者運動幅度過大而融化。雪的硬度發生變化之后，正在比賽的運動員一不留神便會陷入雪中，突如其來的摔倒甚至會給運動員的職業生涯帶來不可挽回的傷害。
因此，人工造雪在冬奧會的舉辦中是必不可少的。人工造雪可以克服自然雪的弊端，還能人為控制需求的雪量，是最好的選擇。
然而因為中國很少舉辦大型的冰雪運動，在人工造雪的核心技術上一直很難突破，甚至在2016年之前，中國連一條符合要求的專業比賽賽道都沒辦法建造。那么，人工造雪究竟難在什么地方？
造雪技術的核心要求
人工雪又稱冰狀雪，它比自然雪的密度更大，融化的速度也更慢，由它鋪就的賽道也結實得多，更符合專業比賽的要求。
而用于造雪的機器不難制造，它的造雪原理也很好理解。那就是把溫度低于5℃的冷水與壓縮之后的空氣混合到一起，然后利用零下25℃的蒸發器為容器，使混合物結冰。最后將冰塊切碎，與空氣一同噴出，這樣就得到了比賽需要的人工雪。
可是，既然造雪機的原理如此簡單，為什么中國一直無法擁有獨立自主的造雪技術呢？
其實，人工造雪主要難在對“雪”的要求十分苛刻。如果造出來的雪顆粒過大，給人們的感覺就像石子鋪起來的路的一樣。因為路面粗糙，運動過程中的參賽人員很容易摔倒。如果造出來的雪顆粒過小，就會變得如同自然雪一般，太過松軟，這同樣會使運動員受傷。
可是，想要成功造出符合要求的人工雪很難，這一直是我國造雪機器更新換代需要滿足的重點與難點。
要知道，在2021年之前，如果中國要舉辦冰雪運動會的話，需要西方專家對賽道用雪進行檢測，不過這些專家只會告訴我們合格還是不合格，至于核心技術與評判標準卻是無論如何也不肯透露一個字。
只是本次北京冬奧會的成功舉辦讓世界喝彩，也讓這些西方專家大為震撼，中國對人工造雪技術的研究從一無所知到成功掌握，只花了五年的時間。
中國攻克人工造雪技術
為了擁有屬于我們自己的人工造雪技術，不被西方“卡脖子”，中國科學院在2017年特意組成了一支科研團隊。在院士秦大河等人的帶領下，全力研究攻克這一核心技術，爭取為2022年北京冬奧會的順利舉辦提供強有力的用雪保障。
眾人斗志滿滿，但是研究過程中的艱辛卻難以忽略。
首先，造雪機的運行條件很嚴苛，對溫度、濕度都有要求。溫度要在零下5℃到零下15℃之間，空氣濕度要保持在80%以下，最好還要有輕微的風吹過。這意味著我們的科研人員必須在室外進行造雪機的試驗、觀察和檢測。
不僅如此，冬奧會除了花樣滑冰、短道速滑等冰上運動，還有滑雪運動。滑雪跑道的特殊性在于它一般選在有一定坡度且海拔較高的地方，所以如何均勻地將人造雪鋪滿賽道也是一個難題。更別說每一條合格的冰狀雪賽道，都要經歷幾十次甚至上百次的鋪雪壓實、注水結冰的工序。
但是我們的科研人員并沒有因為環境的惡劣就松懈，甚至每天工作到天黑才休息，日復一日。他們忽略了手上的凍瘡，不顧被口罩勒出深深痕跡的臉，克服難以忍受的高原反應，堅持奔赴在研究的一線。
這才使中國在五年的時間里，從無到有，精準地掌握了人工造雪技術，并且還能根據不同比賽的賽道需求造出直徑不同、密度不同、含水量不同的人工雪。與此同時，中國儲存雪的方式與技術也在不斷進步和創新。
中國高效儲存人工雪
有了造雪的機器還不夠，為了應對比賽中可能出現的種種情況，我們必須做好二手準備，那就是提前儲存好一定數量的雪。
但是，雪的儲存成本是非常高的。首先是冷庫的選址，必須選在離比賽場地較近的地方，方便雪的運輸。其次，一座5S級的滑雪比賽場地至少需要1.8萬立方米的雪，這就意味著冷庫每天都要消耗大量的電力來保證雪的制冷條件。最后，冷庫的建造還需要大量的人力、物力和財力，后期的維護工作成本更是難以估計。
中國為了解決雪的儲存問題，北京冬奧會組委會派遣了一支雪務公關團隊。在王飛騰等人的領導下，其團隊20多名成員決定將雪的主要儲存場地放在首鋼滑雪大跳臺。
他們儲存雪的時候將其堆成山丘土坡的形狀，用不同種類的物品覆蓋在雪上，再觀察哪種方案下的雪受太陽光照和氣象變化的影響最小，由此選出最合適的儲雪材料。經過無數次的實驗，他們最終發現“土工布+泡沫塑料”這一組合是最實用，成本最低的。
除此之外，因為“土工布+人工塑料”可以有效減緩雪的融化速度，科研人員就想到將這一模式運用到保護冰川的實踐中去。這樣既保護了我國的冰川生態環境，還做到了綠色發展與可持續發展。
總結
歷經五年的時間，1800多個日夜的辛苦研究，中國又掌握了一項技術的核心要求，而且做得比想象中的更好。目前，中國還可以根據不同的要求，造出不同顆粒的人工雪，而且還研發出了更高效節能的儲雪方法和技術。
2022年2月北京冬奧會的成功舉辦正是這一技術成功研發的最好呈現。相信在未來的發展中，只要我們堅持走獨立自主的道路，保持自強不息的精神，不論遇到什么困難，我們都能克服，徹底擺脫在各個行業被西方國家“卡脖子”的場面！
參考資料:
氣水混合式制雪機造雪性能實驗研究 陳愛強，劉斌，李斌 2020-2-07
降雪環境試驗參數分析 郭騰，張穎，吳敬濤 2020年15期
作者：靜靜 校稿編輯：李子
陳悅明