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12月的北京，天漸漸冷了，可人們對冬奧會的期待卻越來越熱了。
在寒冷的冬季舉辦運動會，“打造冰雪”和“禦寒保暖”成了研究人員的重要“課題”。而在環保理念的引領下，北京冬奧在場館設施、運作等方面可圈可點，在打造冰雪、保暖保溫等各方面的“黑科技”也令人眼前一亮。
除了造雪與保溫，還有各個細節裡的“隐藏款”科技支撐着整個北京冬奧會。那麼北京冬奧的亮眼“黑科技”到底都有哪些呢？本期創創錦囊為你解開北京東奧“黑科技”的神秘面紗。
來源 |《中國之翼》
作者 | 白雪
科技打造冰雪
在冬奧會中，冰雪是絕對的主角。然而冬奧會對比賽用冰雪要求非常嚴格，為了達到比賽要求，科技助力必不可少。
除了衆所周知的二氧化碳跨臨界直接制冷技術以外，為了保持冰面的平整度，将溫度調整到最好狀态，并保障運動員們賽出好成績。研究人員給制冰車加入了黑科技。北京冬奧的制冰車采用先進的數字化制冷裝置，通過控制裝置參數實作“精準制冰”，進而保證冰面的平整度及溫度，為運動員創造良好的冰面條件。
在冬奧比賽項目的15個分項中，有6個滑雪項目。比賽用雪自然不能依靠自然降雪這種不穩定因素，這時就需要用到造雪機。人工造雪機是一種可以迅速把大量液态水轉化成為高壓霧化冰晶的電氣裝備，主要用于人工造雪、布置人工滑雪場地等領域。然而，傳統造雪機往往射程範圍小，冬奧用雪量大，如何提高造雪量成為急需解決的問題。研究人員從“電線杆”中獲得靈感，研制出塔式造雪機旋轉支架，讓造雪機“站”得更高，“噴”得更遠，造雪覆寫面積變大。同時人工造雪可調節粒徑、含水量、硬度等，進而滿足不同比賽場地需求，适合大多數雪上比賽項目，雪質也更為“紮實”。
造雪實作了，如何保住雪成為進一步的問題。“冰狀雪”是滑雪場雪質的一種形态，雪的密度很大，可達0.65克每立方厘米，主要用于減小賽道表面對于滑雪闆的摩擦力。經過研究人員的觀測和試驗，北京冬奧借助注水和壓實等技術手段，成功制造出符合大陸性季風氣候的雪質，通過壓雪機和雪硬度儀等，可快速對賽道進行修整，進而保證賽道不受天氣變化的影響。并且，在科技冬奧“賽道用雪保障關鍵技術研究與應用示範”專項支援下，研究人員完成了“儲雪”實驗，經過春、夏、秋季的“考驗”，約有60%的雪被儲存下來，從造雪、保雪、儲雪三個方面，確定北京冬奧會的用雪“自由”。
打造“溫暖”的冬天
冬季賽事對于運動員和觀衆來說，寒冷是都必須面對的挑戰，如何讓運動員保障體溫并能更好的比賽，如何讓現場的觀衆在舒适的環境下為運動員“應援”，是研究人員的又一研究“課題”。
“在極寒環境中要讓微環境的溫度和濕度始終處于人體的舒适狀态，加熱元件是進行調節的重要手段。”研究人員從這個方向入手，在運動員訓練用的面罩、手套和服裝中加入了智能加熱裝備，智能加熱裝備依靠的是電加熱元件、智能控溫子產品及控溫算法、溫度傳感器以及柔性器件與服裝的內建技術。研究人員還根據裝備功能差異，在不同裝備内設定不同數量的加熱元件，以及檔位的調節。除了主動加熱技術，還提升了纖維保暖率，集防風、防水、透氣、耐磨、保暖等多功能于一體。
在環境保溫方面，北京冬奧會采用市政熱力和空氣源熱泵進行場館的供暖。空氣源熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源空氣流向高位熱源的節能裝置，是清潔能源。它是熱泵的一種形式，像泵那樣把不能直接利用的低位熱能（如空氣、土壤、水中所含的熱量）轉換為可以利用的高位熱能（如煤、瓦斯、油、電能等），進而達到節約部分高位能的目的。空氣源熱泵工作時，主要是利用電驅動熱泵進行，“搬運”空氣中的免費熱能制熱，1份電量就能“搬運”3~4份熱量，制熱效率高達400%。北京冬奧會也是以将成為奧運曆史上第一屆全部使用綠色清潔電能的奧運會。相比傳統的取暖方式，電能作為清潔能源，可以有效降低取暖對環境造成的危害，而空氣源熱泵又是電取暖方式裡極為節能省電的一種。
冬奧科技“隐藏款”
除了造雪與保溫，還有各個細節裡的“隐藏款”科技支撐着整個北京冬奧會。從“室内多自由度模拟滑雪訓練系統”到“子彈時間和自由視角技術”，再到“腋下Ok繃”……每一個環節都透露着科技的智慧。
“室内多自由度模拟滑雪訓練系統”是研究人員為北京冬奧會高山滑雪、越野滑雪等項目提供的室内模拟訓練裝置，用以提升運動員的回轉、滑行等專項動作訓練效率。通過高速動态攝像捕捉到運動員身上帶有傳感器的運動服，運動員的關鍵動作被記錄下來，通過回放和與“優秀運動員模型”對比，來發現和解決運動員訓練中存在的問題。
子彈時間是一種使用在電影、電視廣告或電腦遊戲中的攝影技術，模拟變速特效，例如強化的慢鏡頭、時間靜止等效果。自由視角是一種視訊技術，可以在動态過程中實作360度無死角自由觀察。再加上雲轉播技術，可以使不在現場的觀衆體會到親臨賽場的感覺。
用于防疫領域的智能體溫計，是一款可穿戴式體溫計和疫情防控“千裡眼”系統，被稱為“腋下Ok繃”。研究人員将智能體溫計貼到皮膚上，用手機下載下傳相應APP後将該裝置綁定，體溫資料變化會在手機頁面清晰展現，并可測量、自動上報給背景，展現體溫實時監測，一次充電可以測溫10天。
在北京冬奧會中，可能還會看到采用“雷射+視覺”自助壁障導航的，可以搬運檔案材料、小型體育器材的物流機器人等等。期待這些“黑科技”在北京冬奧會上的應用，北京2022年冬奧會将是一場環保與科技感并存的“盛宴”。