从冬奥看中国科技（二）：造雪突围进行时
文丨脑极体
冬奥会比赛正进行得酣畅淋漓，谷爱凌、苏翊鸣、武大靖等冬奥健儿在赛场上滑翔、跳跃，奋力拼搏，为我们带来了一幕幕精彩的竞技与感动。
荧幕前的精彩离不开运动员平日的苦练，也离不开冬奥会场的各类后勤保障。这场家门口的体育盛事，背后饱含一系列的科技缩影。比如超高速的猎豹相机、人工造雪的核心技术等。我们可以通过这些技术与设备的突破，透视这场大型体育赛事背后中国科技与产业的数字进程。
冰与雪是冬奥会中最基础的底色与灵魂，运动健儿们在赛场的每一次滑行、跳跃都离不开冰雪的基础设施保障。冰雪基础设施不仅是支持运动健儿正常发挥的基石，也是评判赛事是否能够成功举办的关键。
在冬奥科技的巡礼过程中，我们这次为大家带来冰与雪的技术攻克之旅，通过这场从无到有的零突破，感受一下科学家们不断突破、硬核攻关的精神和塑造的产业可能。
掌控核心技术的价值必要
常规处理手段造出来的雪，例如现今各大滑雪场的造雪，是完全达不到赛事标准的。据介绍，造雪机造出来的雪密度通常在每立方厘米0.1克至0.4克，而赛事需求的冰状雪密度需要达到每立方厘米0.65克，若大于这个密度，雪就会变成冰。
当然造雪机的密度达标了，也仅仅只是开始。雪要多厚，需要注入多少水量，压实几层等具体的参数都是黑匣子。有关冰雪的科研，我们起步得较晚。那么，如果借鉴已经举办二十多届的冬奥相关技术，不可以吗？还真不能。多方的障碍困境和发展的需求，共同织就了掌握核心关键造雪技术的必要性。
1.举办奥运的每个城市都有不同的气候条件，没有一套可以普遍适用的技术去应对。不同的比赛场地，都有不同的气候条件，不同的经纬气候条件雪的质量也会完全不同。另外天气的因素也会使得赛场的雪质千变万化，比如2014年的索契奥运会，因为气温的原因，出现了时间的延误与调整。冬奥会这类世界级别的大型体育赛事对雪质量有一套严格的标准，不能达标就无法举办大型赛事。因此必须根据举办地的气候特点研发配套的专属造雪技术。
2.国际现有的顶尖核心造雪技术与设备等，都被掌握技术的国家封锁。核心的技术对于国外的团队来说，是垄断大型赛事造雪的机密与摇钱树，不会轻易地分享给其他国家。参观学习什么的想都不用想。检测验收的环节也不会告诉你衡量的标准，只会告知结果，剩下的你猜。而这种情形就非常被动，除了迎难而上没有别的办法。
3.掌握核心的雪务保障技术，可以针对性地为我国运动员设计专属的训练场地与雪道，提高应战技术水平。在这其中不仅仅是开支与成本层面的考量，掌握核心的技术，对于运动员的长期训练与教练的培训来说，也十分重要，需要雪务方面长期的后勤保障。
无论是因为经纬地理位置与气候条件的客观限制，还是冰雪科技强国的技术垄断，核心的造雪技术没有可以借鉴的范式，而成为体育与技术强国的需求，不断驱动着我们必须啃下这块硬骨头，为未来的冰雪产业创造出更多的可能。
实现冰雪取用自由
雪务保障是大型体育赛事最基础的工作，也是最重要的工作，决定了赛事是否能够成功举办。优质的冰雪赛道，可以为运动员的好成绩创造土壤，也能为竞技体育的激烈赛程增加看点。
冬奥会的比赛，竞技项目的雪几乎全部是人造雪。这不仅仅是为了摆脱靠天吃饭的不确定性，增加时间与空间的可控性，也是为了提高雪的质量。人工造雪可实现粒径、含水量、硬度的可控与变化，因此可以满足不同比赛场地需求，并且也适用于大多数雪上比赛项目。
但人工造雪的核心技术尤其是冰状雪技术一直被国外团队封锁，甚至赛道雪的参数标准我们也无从得知，只能自己埋头进行攻克。2015 年 6 月，国际奥委会在肯定北京具备举办赛事能力的同时，提出延庆和张家口赛区必须依赖人工造雪。但是在2015年之前，国内的很多专家甚至都没听说过人工造雪核心技术“冰状雪”的概念。高质量的冰状雪成为困住我们冰雪产业的一道难关。
而冬奥会的举办加速了我们冰雪技术研究的攻克进程。在这个大考背景下，经由中国科学院冰冻圈科学国家重点实验室牵头，联合国内从事冰雪技术研究、冰雪教学、雪务规划、滑雪设备制造等领域的单位和公司，组成科研项目团队，向制造中国自己的“冰状雪”发起攻关。
一条合格的冰状雪道，要经历反复地铺雪、压实、注水结冰的步骤。整个造雪过程分解来看看似简单，只需要铺雪、注水就行，但铺多厚的雪，隔多久注水、注多少水等都无具体参数，为此，研究团队常常要在零下20摄氏度的环境中工作十几个小时来反复观测、试验。
经过四年时间的打磨，团队建立了北京延庆、张家口赛区制造“冰状雪”的属地参数，从机理上搞清楚优质雪道的雪质要求，成功制造出适应大陆性季风气候特点的合格“冰状雪”。并且冰状雪赛道专业检测的设备——冰雪硬度测量仪和冰雪粒径测量仪等也实现了国产化。
工作人员会定期使用冰雪硬度计、冰雪粒径检测仪等检测赛道状况，保证赛道始终处于良好状态之下。
除了专业检测设备的助攻外，在雪道雪质检测中，科研团队也建立起密集的气象观测网络，结合雪道雪质数据等关键参数，用以雪质监测和预报技术，构建起赛道雪质等级判别模型。
在过去，预测赛道雪质情况依靠的是雪上巡视员的观察，耗时耗力且不够精确。赛道雪质情况预测达到公里级分辨率就很难得，现在，模型能对雪道不同位置未来72小时百米级的气象条件进行准确预报，还能模拟和预报赛道雪质随时间动态演变过程。雪质等级的判别质量有了质的飞跃。
对于极端天气比如下雪、气温回升、下雨等非人力可控等气候，大型赛事的备选方案是储存雪。根据不同的气象条件，结合太阳光照射率等参数，在反复试验后，“雪务攻关团队”选出经济性和实用性最好的“土工布＋泡沫塑料”方案为积雪“盖被子”。
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