從冬奧看中國科技（二）：造雪突圍進(jìn)行時(shí)

原標(biāo)題：從冬奧看中國科技（二）：造雪突圍進(jìn)行時(shí)

冬奧會比賽正進(jìn)行得酣暢淋漓，谷愛凌、蘇翊鳴、武大靖等冬奧健兒在賽場上滑翔、跳躍，奮力拼搏，為我們帶來了一幕幕精彩的競技與感動。

熒幕前的精彩離不開運(yùn)動員平日的苦練，也離不開冬奧會場的各類后勤保障。這場家門口的體育盛事，背后飽含一系列的科技縮影。比如超高速的獵豹相機(jī)、人工造雪的核心技術(shù)等。我們可以通過這些技術(shù)與設(shè)備的突破，透視這場大型體育賽事背后中國科技與產(chǎn)業(yè)的數(shù)字進(jìn)程。

冰與雪是冬奧會中最基礎(chǔ)的底色與靈魂，運(yùn)動健兒們在賽場的每一次滑行、跳躍都離不開冰雪的基礎(chǔ)設(shè)施保障。冰雪基礎(chǔ)設(shè)施不僅是支持運(yùn)動健兒正常發(fā)揮的基石，也是評判賽事是否能夠成功舉辦的關(guān)鍵。

在冬奧科技的巡禮過程中，我們這次為大家?guī)肀c雪的技術(shù)攻克之旅，通過這場從無到有的零突破，感受一下科學(xué)家們不斷突破、硬核攻關(guān)的精神和塑造的產(chǎn)業(yè)可能。

掌控核心技術(shù)的價(jià)值必要

常規(guī)處理手段造出來的雪，例如現(xiàn)今各大滑雪場的造雪，是完全達(dá)不到賽事標(biāo)準(zhǔn)的。據(jù)介紹，造雪機(jī)造出來的雪密度通常在每立方厘米0.1克至0.4克，而賽事需求的冰狀雪密度需要達(dá)到每立方厘米0.65克，若大于這個(gè)密度，雪就會變成冰。

當(dāng)然造雪機(jī)的密度達(dá)標(biāo)了，也僅僅只是開始。雪要多厚，需要注入多少水量，壓實(shí)幾層等具體的參數(shù)都是黑匣子。有關(guān)冰雪的科研，我們起步得較晚。那么，如果借鑒已經(jīng)舉辦二十多屆的冬奧相關(guān)技術(shù)，不可以嗎？還真不能。多方的障礙困境和發(fā)展的需求，共同織就了掌握核心關(guān)鍵造雪技術(shù)的必要性。

1.舉辦奧運(yùn)的每個(gè)城市都有不同的氣候條件，沒有一套可以普遍適用的技術(shù)去應(yīng)對。不同的比賽場地，都有不同的氣候條件，不同的經(jīng)緯氣候條件雪的質(zhì)量也會完全不同。另外天氣的因素也會使得賽場的雪質(zhì)千變?nèi)f化，比如2014年的索契奧運(yùn)會，因?yàn)闅鉁氐脑?，出現(xiàn)了時(shí)間的延誤與調(diào)整。冬奧會這類世界級別的大型體育賽事對雪質(zhì)量有一套嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，不能達(dá)標(biāo)就無法舉辦大型賽事。因此必須根據(jù)舉辦地的氣候特點(diǎn)研發(fā)配套的專屬造雪技術(shù)。

2.國際現(xiàn)有的頂尖核心造雪技術(shù)與設(shè)備等，都被掌握技術(shù)的國家封鎖。核心的技術(shù)對于國外的團(tuán)隊(duì)來說，是壟斷大型賽事造雪的機(jī)密與搖錢樹，不會輕易地分享給其他國家。參觀學(xué)習(xí)什么的想都不用想。檢測驗(yàn)收的環(huán)節(jié)也不會告訴你衡量的標(biāo)準(zhǔn)，只會告知結(jié)果，剩下的你猜。而這種情形就非常被動，除了迎難而上沒有別的辦法。

3.掌握核心的雪務(wù)保障技術(shù)，可以針對性地為我國運(yùn)動員設(shè)計(jì)專屬的訓(xùn)練場地與雪道，提高應(yīng)戰(zhàn)技術(shù)水平。在這其中不僅僅是開支與成本層面的考量，掌握核心的技術(shù)，對于運(yùn)動員的長期訓(xùn)練與教練的培訓(xùn)來說，也十分重要，需要雪務(wù)方面長期的后勤保障。

無論是因?yàn)榻?jīng)緯地理位置與氣候條件的客觀限制，還是冰雪科技強(qiáng)國的技術(shù)壟斷，核心的造雪技術(shù)沒有可以借鑒的范式，而成為體育與技術(shù)強(qiáng)國的需求，不斷驅(qū)動著我們必須啃下這塊硬骨頭，為未來的冰雪產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造出更多的可能。

實(shí)現(xiàn)冰雪取用自由

雪務(wù)保障是大型體育賽事最基礎(chǔ)的工作，也是最重要的工作，決定了賽事是否能夠成功舉辦。優(yōu)質(zhì)的冰雪賽道，可以為運(yùn)動員的好成績創(chuàng)造土壤，也能為競技體育的激烈賽程增加看點(diǎn)。

冬奧會的比賽，競技項(xiàng)目的雪幾乎全部是人造雪。這不僅僅是為了擺脫靠天吃飯的不確定性，增加時(shí)間與空間的可控性，也是為了提高雪的質(zhì)量。人工造雪可實(shí)現(xiàn)粒徑、含水量、硬度的可控與變化，因此可以滿足不同比賽場地需求，并且也適用于大多數(shù)雪上比賽項(xiàng)目。

但人工造雪的核心技術(shù)尤其是冰狀雪技術(shù)一直被國外團(tuán)隊(duì)封鎖，甚至賽道雪的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)我們也無從得知，只能自己埋頭進(jìn)行攻克。2015 年 6 月，國際奧委會在肯定北京具備舉辦賽事能力的同時(shí)，提出延慶和張家口賽區(qū)必須依賴人工造雪。但是在2015年之前，國內(nèi)的很多專家甚至都沒聽說過人工造雪核心技術(shù)“冰狀雪”的概念。高質(zhì)量的冰狀雪成為困住我們冰雪產(chǎn)業(yè)的一道難關(guān)。

而冬奧會的舉辦加速了我們冰雪技術(shù)研究的攻克進(jìn)程。在這個(gè)大考背景下，經(jīng)由中國科學(xué)院冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牽頭，聯(lián)合國內(nèi)從事冰雪技術(shù)研究、冰雪教學(xué)、雪務(wù)規(guī)劃、滑雪設(shè)備制造等領(lǐng)域的單位和公司，組成科研項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，向制造中國自己的“冰狀雪”發(fā)起攻關(guān)。

一條合格的冰狀雪道，要經(jīng)歷反復(fù)地鋪雪、壓實(shí)、注水結(jié)冰的步驟。整個(gè)造雪過程分解來看看似簡單，只需要鋪雪、注水就行，但鋪多厚的雪，隔多久注水、注多少水等都無具體參數(shù)，為此，研究團(tuán)隊(duì)常常要在零下20攝氏度的環(huán)境中工作十幾個(gè)小時(shí)來反復(fù)觀測、試驗(yàn)。

經(jīng)過四年時(shí)間的打磨，團(tuán)隊(duì)建立了北京延慶、張家口賽區(qū)制造“冰狀雪”的屬地參數(shù)，從機(jī)理上搞清楚優(yōu)質(zhì)雪道的雪質(zhì)要求，成功制造出適應(yīng)大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)的合格“冰狀雪”。并且冰狀雪賽道專業(yè)檢測的設(shè)備——冰雪硬度測量儀和冰雪粒徑測量儀等也實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。

工作人員會定期使用冰雪硬度計(jì)、冰雪粒徑檢測儀等檢測賽道狀況，保證賽道始終處于良好狀態(tài)之下。

除了專業(yè)檢測設(shè)備的助攻外，在雪道雪質(zhì)檢測中，科研團(tuán)隊(duì)也建立起密集的氣象觀測網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合雪道雪質(zhì)數(shù)據(jù)等關(guān)鍵參數(shù)，用以雪質(zhì)監(jiān)測和預(yù)報(bào)技術(shù)，構(gòu)建起賽道雪質(zhì)等級判別模型。

在過去，預(yù)測賽道雪質(zhì)情況依靠的是雪上巡視員的觀察，耗時(shí)耗力且不夠精確。賽道雪質(zhì)情況預(yù)測達(dá)到公里級分辨率就很難得，現(xiàn)在，模型能對雪道不同位置未來72小時(shí)百米級的氣象條件進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，還能模擬和預(yù)報(bào)賽道雪質(zhì)隨時(shí)間動態(tài)演變過程。雪質(zhì)等級的判別質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍。

對于極端天氣比如下雪、氣溫回升、下雨等非人力可控等氣候，大型賽事的備選方案是儲存雪。根據(jù)不同的氣象條件，結(jié)合太陽光照射率等參數(shù)，在反復(fù)試驗(yàn)后，“雪務(wù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)”選出經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性最好的“土工布＋泡沫塑料”方案為積雪“蓋被子”。

2017年北京冬奧組委在延慶石京龍滑雪場開展儲雪試驗(yàn)，經(jīng)過整個(gè)夏季的“考驗(yàn)”，大概60%的雪被儲存下來，從而為應(yīng)對極端天氣變化提供了保障。團(tuán)隊(duì)的方案甚至可以保障在氣溫高達(dá)二十多攝氏度情況下，雪道依然“冰清玉潔”，白色雪道與綠意盎然的大山可以共存。目前，“雪務(wù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)”已在首鋼大跳臺成功儲雪5000立方米，以應(yīng)對突發(fā)天氣化。

從造雪、保雪到儲雪，中國完成了大型賽事雪務(wù)技術(shù)保障的從零到一，研究團(tuán)隊(duì)一路摸索攻克了人造雪的核心技術(shù)，自主打造的冰狀雪賽道成為冬奧會的靚麗名片之一，也讓我們的人造雪技術(shù)躋身世界前列。

冰雪產(chǎn)業(yè)的“夯實(shí)機(jī)”

從對雪質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)一片空白到冰狀雪技術(shù)零的突破，這中間歷經(jīng)的考驗(yàn)與打磨，鑄就了今日冬奧賽事的成功舉行。而這也是我們科技力量與技術(shù)突破的縮影。

我們的雪務(wù)研究工作起步較晚、科研基礎(chǔ)薄弱，高質(zhì)量“冰狀雪”生產(chǎn)曾障礙了我們與高水平賽事與冰雪產(chǎn)業(yè)的緣分。

現(xiàn)下，自主研究的核心造雪技術(shù)、儲雪方案、國產(chǎn)雪車的零突破等，都成為了我們未來舉辦高水平賽事的王牌，也成為國內(nèi)整個(gè)冰雪產(chǎn)業(yè)不斷夯實(shí)的基石組成?！吨袊┊a(chǎn)業(yè)白皮書》數(shù)據(jù)顯示，2019年我國冰雪產(chǎn)業(yè)規(guī)模已突破5000億元。中國旅游研究院發(fā)布的報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)2021~2022年雪季，我國冰雪旅游收入將達(dá)到6800億元，整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)值也將超過萬億元。

近幾年大家可能都有切身的體會，體育文旅產(chǎn)業(yè)變得越來越火熱。滑雪在近幾年成為了冬日游玩的必選項(xiàng)。筆者的老家某十八線縣城，近兩年也跟風(fēng)建造了兩家滑雪場。從滑雪的收費(fèi)來看，小縣城的收入水平比較有限，但也擋不住大家滑雪的熱情。尤其在寒假、春節(jié)期間生意火爆異常。

對于冰雪產(chǎn)業(yè)來說，基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展是產(chǎn)業(yè)的基石。我們在人工造雪、儲雪與專業(yè)設(shè)備方面的突破，不僅填補(bǔ)了國產(chǎn)技術(shù)的空白，也為整個(gè)冰雪產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

此前我們的造雪技術(shù)與市場一直被俄羅斯、意大利、德國等國家壟斷，未來這些國家的設(shè)備與技術(shù)會逐一被國產(chǎn)化替代，而我們的技術(shù)與設(shè)備也會走向其他國家的大型賽事中。

拉長時(shí)間線的話，昂貴的設(shè)備和卡脖子的技術(shù)從此一去不復(fù)返，設(shè)備與技術(shù)的國產(chǎn)化趨勢，不僅為“后冬奧時(shí)代”的滑雪賽道提供可供借鑒的范式，也會將冰雪娛樂延伸普惠到更偏遠(yuǎn)的地方，不僅增加大眾娛樂的需求，也會培養(yǎng)出更多的“谷愛凌”“蘇翊鳴”們。當(dāng)然，對外我們也可以進(jìn)行設(shè)備與技術(shù)能力的輸出，為整個(gè)冰雪產(chǎn)業(yè)鏈增加價(jià)值。

在冬奧會這個(gè)最佳的世界櫥窗中，造雪技術(shù)的突破與成就會為未來的冰雪產(chǎn)業(yè)增磚添瓦，也讓中國的技術(shù)突破能力和影響力輻射世界。

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