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【新華日報·交匯點】完成賽道測試!江蘇科技團隊“護航”冬奧會高山滑雪

   2022北京冬奧會離我們越來越近了!被譽為冬奧會“皇冠上的明珠”的高山滑雪比賽,向來備受矚目。近日,中國科學院南京天文光學技術研究所(下稱:南京天光所)南極天文技術中心團隊的專家們,已順利完成“科技冬奧”冰狀雪賽道測試工作回到南京。記者117日對話該團隊溫海焜副研究員,聽他講述高山滑雪賽道背后的硬核科技。

  高山滑雪賽道有多講究? 

  高山滑雪比賽時,運動員最高時速可達到248km/h。如何確保運動員安全地賽出好成績,同時又保證比賽的公平性,使前后出發的滑雪運動員的賽道雪質狀態一致?這對賽道的鋪設要求非常高。

  “高山滑雪比賽采用的都是冰狀雪賽道?!睖睾j科普道,所謂冰狀雪,是指滑雪場的雪道表面必須保持結晶狀態,近似于冰面,用于減小賽道表面對于滑雪板的摩擦力。而雪道的鋪設,和在田徑場上鋪塑膠跑道一樣,不光要求冰狀雪具有一定的硬度,還要有一定的抓地力和彈性。此外,不同的比賽項目,比如競技和競速對于賽道的要求也不一樣;男子和女子比賽對賽道的要求也不同,男運動員體重大速度快,對冰狀雪的強度要求更高。

  冰狀雪賽道如何制作?溫海焜介紹,冰狀雪不是單純地讓雪結冰,而是需要經過雪質硬化的過程才能形成,需要“精耕細作”。首先,要通過雪地車將基礎雪面壓實壓緊,然后再進行注水制作。注水板結一定時間后水分下沉,再由人工一遍一遍地清除直至形成光滑的雪道。這樣的雪道不易被破壞,滑雪運動員不論第幾個出場,雪道的狀態都是相對完美的,保證了比賽的公平性。

  

圖1:研究人員用冰雪強度檢測儀進行賽道測試 

  賽道是否合格這兩臺儀器說了算 

  如何判斷滑雪賽道是否合格?以往,裁判員會在賽道上踩一踩、跳一跳、滑一滑,憑經驗作出判斷。如今,科學家希望通過科學指標,為冰狀雪賽道制作標準提供參考依據。

  2020年,南京天光所南極團隊參與科技部國家重點研發計劃“科技冬奧”的“不同氣候條件下冰狀雪賽道制作關鍵技術” 重點專項,研制用于冰狀雪賽道質量檢測的專用儀器。團隊充分考慮了不同于自然雪的人工造雪的特殊情況,針對冰狀雪賽道的特點,與中國氣象科學研究院合作研發了冰雪粒徑檢測儀及冰雪強度檢測儀,一改冰狀雪賽道狀態檢測過去以人工經驗為主的不足,轉變為客觀、清晰、科學的儀器檢測。

  一年多來,團隊成員不辭辛苦,抓住冬奧會舉辦前有限的測試時間窗口,數次前往冬奧會舉辦地北京延慶、河北張家口以及黑龍江哈爾濱亞布力冬季體育訓練基地,對不同氣候條件、不同注水強度的冰狀雪賽道進行了粒徑及冰雪強度測試,獲得了不同深度冰雪粒徑變化圖和冰雪強度變化圖。

  “在不同的天氣情況下制作標準的冰狀雪賽道,注水強度和時間都有所不同?!睖睾j舉例,尤其是到了二月份和三月份左右,北京延慶、河北張家口等地方的溫度都比較高,冰狀雪賽道的注水方案相比平常需要做調整?!巴ㄟ^檢測和分析研究,我們給出了在不同氣候條件下制作質量最佳的冰狀雪賽道的具體方案,為賽事提供支撐?!?/p>

  

圖2:冰雪粒徑檢測儀測量注水雪樣 

  關鍵技術將用于建設南極天文臺 

  有意思的是,這項技術一開始是為在南極搭建天文臺準備的。

  溫海焜告訴記者,南極內陸冰蓋之巔“冰穹A”有著非常優良的天文觀測條件,是極佳的天文觀測臺站。我國在“冰穹A”已建有中國南極昆侖站,并安置了三臺光學望遠鏡,取得了一批前沿觀測和研究成果,未來還將有一臺2.5米大視場高分辨率光學紅外望遠鏡放在那里。

  南極“冰穹A”的雪層有近4000米厚,自然雪的密度、強度如果不經過處理的話,是無法滿足天文臺的地基要求的。而且南極溫差大,最冷的冬天溫度可以降到零下 80 多攝氏度,而在夏天出太陽的時候,冰面地基因溫度上升就會松動。由于2.5米大視場高分辨率光學紅外望遠鏡比較重,為了獲得好的觀測效果又要架設在15米高的塔架上,因此雪面地基需要非常硬才行。

  “風速在10米/秒時,15米塔架上望遠鏡的晃動要小于微米級,這樣才能保證進行穩定的天文觀測?!睖睾j說,南京天光所南極團隊從2020年起,就開始進行南極昆侖站地區的冰雪地基承載力的測試和研究工作,相關技術在“科技冬奧”專項中率先使用,也為后期在南極推廣積累了技術和經驗,“未來,冰雪粒徑檢測儀和冰雪強度檢測儀還將為南極天文臺的建設工作作出貢獻?!?/p>

  新華日報·交匯點記者 蔡姝雯

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