北京的鳥巢體育場就要被奧林匹克聖火照亮了。
體育場4層的大陽台上滿當當放着一排控制台，這裡視野開闊，能看到主火炬全貌。2022北京冬奧會開幕式總導演張藝謀坐鎮指揮，導演組精心設計的開幕式壓軸環節就要到來。這時，操作台旁的王亞飛聽到對講機裡傳來指令，“核心裝置啟動。”
王亞飛負責操作指揮主火炬，他們整個團隊來自中國航天科技集團有限公司六院北京11所——一家研制火箭發動機的專業研究所。航天科技集團也是2022年北京冬奧會冬殘奧會開閉幕式技術支援保障實施機關。
冬奧會旗入場，追光燈跟随6名旗手入場，在距離鳥巢體育場地面45米的空中，主火炬執行機構開始運轉，6根管線緩緩下垂。地面中心台的蓋子滑開，露出藏在地下的一片“雪花”。
奧運聖火将如何點燃，全世界都在好奇。
黑暗中，技術人員身着黑衣、動作迅速，把從天上垂下的6根管線快速接插到“雪花”上。最先接通的兩條線是電纜和網線，“雪花”的電路供應從地下切換到天上，實時狀态回報到控制室并接收指令，主火炬有了“神經”。然後是兩根氫氣管插接成功，氫燃料供應正常，主火炬有了“大動脈”。兩根威亞鋼索将把這片“雪花”拉起，讓它淩空起舞。
導演組發出指令，“雪花”中鑲嵌的數百塊異形屏亮起。直播鏡頭裡，一片雪花飄到鳥巢體育館中心，地面上的大“雪花”從平面翻轉54度，正式登台亮相。
随後，火炬手趙嘉文和迪尼格爾·依拉木江登上台階，把手中的“飛揚”火炬插入這片“雪花”的中心，使空中的氫氣供給系統與“雪花”主火炬連通，儲氫罐中的氫氣順着柔性軟管遊走下行，途經“雪花”内置的氣體管道進入“飛揚”。手持火炬殼體内管道彎曲回繞，氫氣沿管道流動，最後噴薄而出。
北京2022冬奧開幕之夜，一群研制火炬的航天人仿佛置身火箭“零視窗”發射現場。
苛刻的“藝術追求”
王亞飛和同僚對張藝謀的印象是：70多歲，瘦削且忙碌。導演組的想法總在變，對技術方提出的要求很苛刻，一些“藝術追求”往往很難實作，這樣的藝術家讓他們有些不适應。
曆數往屆奧運會，主火炬燃料均以烷烴為主，僅2020年日本東京奧運會使用了氫氣燃料。烷烴的主要來源是石油和天然氣，價格便宜且燃燒熱量高。氫能利用涉及“制備、儲存、運輸、應用”多個環節，對氫能綜合利用水準提出要求。
氫能是世界公認的清潔能源，燃燒産物隻有水，其能量密度是石油的3倍、煤炭的4.5倍，被視為未來能源革命的颠覆性技術方向。在國家碳中和、碳達峰的戰略規劃下，氫能是“綠色冬奧”“科技奧運”的理想選擇，也符合辦一屆“簡約、安全、精彩”冬奧會的初衷。
利用氫能是航天的強項。目前，大陸最大火箭“長征五号”芯一級、芯二級的氫氧發動機就是由六院北京11所研制的，發動機使用的液氫推進劑溫度達到零下253攝氏度。如此看來，北京11所完全可以勝任冬奧項目，加上主火炬研制團隊核心骨幹有工業火炬的建設經驗，底氣比較足。
“實際和預想的根本不是一回事。”團隊技術負責人劉悅談起火炬的研制曆程。最初大家參考了往屆奧運會主火炬的設計，認為主火炬尺寸要大、火焰要高，于是在前期關鍵技術預研階段，考慮最小氫燃料耗量也要達2000立方米/小時。
張藝謀導演最終的創意讓他們吃了一驚。主火炬是一朵含着奧運聖火的雪花，由雪花和手持火炬兩部分組成，雪花呼應冰雪運動和奧林匹克精神，雪花上安裝顯示屏配合現場聲光電演出，手持火炬在雪花中心長明不熄，氫燃料流量約為1.2立方米/小時。
你的火需要一點火焰感
在張藝謀心中，能否有一屆完美的冬奧會開幕式，就得看主火炬的表現。
“你的火需要一點火焰感。”看完主火炬初次試驗，曾是2008年北京奧運會煙火表演導演的蔡國強做出評價，他是總導演張藝謀的老搭檔。
負責主火炬燃燒系統的韓宗捷被這句話困擾着，導演張藝謀對主火炬也提出了相同的要求——“好看”。正常情況下，氫氣燃燒呈淡藍色，在日光下隻能看到熱浪，要利用“焰色反應”給火焰着色，視覺上才有辨識度。
接到冬奧項目任務時，正值2020年春節，突如其來的新冠肺炎疫情把所有人困在家裡。韓宗捷就地取材，在家裡的瓦斯竈上用網購的微孔闆做試驗。有序複工後，同僚們搭建起專業試驗台，試遍了各類焰色反應劑。
紅色、黃色、藍色，團隊最終做出了各種顔色的火。“還有綠色，純綠色的火看起來特别瘆人。”韓宗捷說。
火焰先染色，再塑形。燃燒管在火炬頂部彎成一道“山”型的弧線，沿着弧線設計有不同間距及孔徑的噴孔，氫氣從孔中溢出點燃，結合手持火炬外殼的曲面導流形成特定的火焰造型。
最後一棒“飛揚”火炬與其他手持火炬大不相同。它有兩套燃燒系統：一套系統是手持火炬的氫燃燒系統，由内部氫氣瓶供氣，負責完成火炬傳遞動作；另一套系統與鳥巢體育場上方的執行機構相連，用于開幕式主火炬表演。
燃燒系統是火炬的核心技術，按照先突破局部關鍵技術，再推進分系統研發的思路，研制團隊将燃燒系統分燃燒裝置和燃料供應系統兩大部分：燃燒裝置負責形成穩定的火焰，燃料供應系統負責儲存并供應氫氣。
燃料供應系統是另一個難點。主火炬的氫燃料存放在35兆帕儲氫罐中，氫氣從儲氫罐中流出，經減壓閥由高壓轉為接近常壓，可供主火炬至少燃燒8小時。主火炬儲氫罐的壓力是大氣壓的350倍，相同難度的減壓技術在火箭發動機上都十分罕見。
開幕式上，主火炬從地面升到空中，需要執行機構配合動作。是以，研制團隊選擇從“天上”供氣，把儲氫罐固定在執行機構裡，通過威亞系統懸挂在鳥巢場地45米高的暗處。
距鳥巢50公裡的航天器回收着陸地面綜合試驗場，放着主火炬的1:1樣件。試驗場屬于航天科技集團五院508所，這裡的塔架曾吊起嫦娥探測器，也曾參與過載人航天工程關鍵技術驗證，如今又成為北京冬奧會主火炬的“誕生地”。
塔架能将“雪花”吊高近30米，高度與鳥巢内基本一緻。前期試驗時，各路上司、專家、從業人員走進試驗場的圍牆，主火炬方案也一次次疊代細化。
第一次開幕式彩排結束後，張藝謀對主火炬團隊說：“一次就把事情做成了。”
場外火炬台下暗藏乾坤
除了開幕式上的體育場内主火炬，鳥巢外的奧體廣場、北京市延慶區和河北省張家口市分别裝置了3個場外火炬台，在2月4日晚共同揭幕。
在延慶，北京八達嶺國際會展中心廣場上建起了十幾米高藍色的圍擋，很神秘。一見有情況，附近的老大爺、老太太都揣着手前來打聽。
圍擋裡豎起了一座10.6米高的“雪花”，96朵小雪花組成圓環，衆星捧月般環繞着中心的“飛揚”火炬，6個橄榄枝沿圓環伸展出去，形成大雪花的6片花瓣，金屬飄帶在空中劃出流暢的弧線，環抱着“雪花”，地面是直徑22米的橢圓形鏡面。
鳥巢内的主火炬點燃後，3個場外火炬台也撤掉圍擋，與老百姓見面。
地面上流光溢彩，地面下暗藏乾坤。
火炬台可分為三大部分：地面的鏡面雪花台，地下的旋轉執行機構，百米外的控制室和供氫系統。在鏡面圓盤下，地下旋轉機構藏在地坑裡，中心電機帶動“雪花”順時針旋轉。外圈齒輪帶動金屬飄帶逆時針旋轉，烘托中心的主火炬。百米外，一根手腕粗的氫氣管從供氫房伸出，連接配接至地下旋轉機構。負責場外火炬台項目的張範解釋，外面的粗管是“保護管”，裡面真正的氫氣管隻有拇指細。
氫氣的密度隻有空氣的14分之一，很容易“逃竄”，如果氫氣在空氣中超過一定濃度，可能會引起爆炸。火炬出廠前，經曆過50毫米降水量的暴雨測試、零下40攝氏度的低溫測試、海拔4000米的高海拔測試等可靠性實驗，現場還是設計了多重保障，確定“萬萬無一失”。
項目驗收前的一個下午，雕塑廠通知“雪花”做好了，張範把燈光打開，一眼就看出了問題：“不行，這有好幾個漏光點。”其他人跑過去，眨巴眼睛，定睛望去才慢慢數出來：“這下面有一處，上面也有一處。”雕塑焊接處有綠豆大的縫隙，隐約露出裡面的光點。
張範眼裡的“雪花”，是電腦中的3D模型，是運輸車上分件解構的金屬碎片，是綁縛在腳手架間焊縫粗糙的雕塑，也是如今眼前10.6米高的火炬台。
“雪花”是金屬塑形而成，中間鑲嵌了數百塊異形屏，每道焊縫都要經過8道打磨，最後一道用羊毛氈做鏡面抛光。負責雕塑的王工說，貴州88米高的仰阿莎雕塑半年完工，10.8米高的冬奧火炬台工期也是半年，但是麻煩多了。
最大的壓力來自導演組的要求，特别是總導演張藝謀，他除了到現場觀看，還讓團隊分别在白天、夜晚帶各種攝錄裝置拍攝，反複确認火炬台在鏡頭裡的效果。
奧體廣場火炬台的地上施工區靠近鳥巢，安保、消防部門天天到現場檢查，車輛運輸路線、時間、停泊點都有嚴格規定；地磚下埋着無數管線，更深處北京地鐵8号線呼嘯穿過。供電、消防、環保、疫情防控、特種燃料、交通運輸……一個項目要跟十幾個部門打交道，張範的手機平均每隔十分鐘響一次，從中午開始就靠充電寶“續命”。
每隔兩天，張範一定要抽空去奧森長跑，一邊鍛煉身體、一邊排解工作壓力。2022年元旦是火炬台施工的關鍵期，張範盯着現場進度，急得嘴角上火長泡。他本計劃跑20.22公裡迎接新年，但不小心多走了幾步，數字跳到20.23公裡。他說10米的誤差也不行，要再跑一個完美的2022。
一輩子就這一次
往返40公裡，韓宗捷經常在機關和六院101所間穿梭。踏進101所大門，一路上山，地勢越來越高。山坡上的火炬試驗廠房由一間閑置的實驗室改造而成，夏天蚊子特别兇猛。
101所是國内最早進行航天氫能利用技術研究的機構，大陸長征火箭的發動機發射前都要在這裡接受高強度考核。在航天工程牽引下，101所已成為大陸産能最大的液氫生産機關。
“多虧有101所的兄弟們幫忙。”韓宗捷說，在火炬試驗廠房外，101所搭建了冬奧專用加氫台，百米外是制氫工廠，氫能供應源源不斷。
北京冬夜天寒地凍，韓宗捷在廠房裡裹緊羽絨服。他從30個氫氣瓶中随機抽取5個做燃燒驗證，篩選冬奧開幕式最後一棒火炬的“芯”。
熬到夜裡9點，一起加班的幾個兄弟凍得直跺腳。邢科是韓宗捷的備崗，冬奧項目的關鍵工作、重要場所，他倆都會一起出現。冬奧項目像一場馬拉松。韓宗捷說，萬一自己出了什麼事，一定要有人能頂上。
有時候，韓宗捷也會錯過一些重要場合。2021年的最後一天，經過專家組一上午的評審，冬奧主火炬項目順利驗收，所裡訂了蛋糕送到鳥巢體育館，共同慶祝這一時刻，但韓宗捷和項目組幾個骨幹因為工作都缺席了。
北京11所黨委書記李曉峰覺得主火炬研制團隊特别不容易，這兩年基本沒有假期，大家幹到現在依靠的是一種責任、擔當。
“一輩子就這一次。”韓宗捷說，這也是主火炬研制團隊共同的信念，這一次一定要做到最好。
開幕式上音樂響起，所有人又重新回到第一次的悸動，“雪花”“飛揚”，外貌精緻，内心火熱，這是獨屬于冰晶雪花和奧運火炬的時刻，是北京冬奧浪漫的“冰與火之歌”。
圖檔來源：央視新聞、航天科技集團六院北京11所
文/本報記者 胡藍月
視訊/本報記者 張曉甯
配音/龐澤宇
編輯/賀喜梅
稽核/楊成
監制/索阿娣