“帶動(dòng)三億人參與冰雪運(yùn)動(dòng)”的北京冬奧會(huì)正進(jìn)行得如火如荼。2月5日，由武大靖、任子威、范可新、曲春雨組成的中國短道速滑團(tuán)隊(duì)奪得北京冬奧會(huì)短道速滑混合團(tuán)體2000米接力賽冠軍，拿下中國隊(duì)本屆冬奧會(huì)的首金。
首金的產(chǎn)生被譽(yù)為“最快的冰遇見最亮的星”。
快而滑的冰面一直是冬奧會(huì)比賽最重要的運(yùn)動(dòng)舞臺(tái)之一。除了短道速滑，還有不少冬奧比賽項(xiàng)目都需要在冰面上展開激烈競技，如速度滑冰、花樣滑冰、冰壺、冰球等。
這一片“冰天雪地”與大自然的冰雪十分不同。它不僅是影響比賽成績的關(guān)鍵因素，也關(guān)系到運(yùn)動(dòng)員的競技安全。制作冬奧會(huì)比賽用冰，過程復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛，而且這片冰下，還“隱藏”著許多的科技成果。
不同賽事要用不同的冰
自然界中，水在低于0℃的環(huán)境下就會(huì)結(jié)冰。然而，“冬奧冰”的制成卻并非如此簡單。它不僅要做到形成時(shí)間快、表面光滑，還需滿足不同比賽項(xiàng)目對(duì)冰面溫度、厚度等的不同需求。
那么，冬奧會(huì)不同冰上項(xiàng)目所需的冰有何不同？
中國隊(duì)本屆冬奧會(huì)首金項(xiàng)目短道速滑需要“最快的冰”，這就要求冰面厚度為3厘米到5厘米、冰面溫度為-7℃至-6℃。
短道速滑被稱為“短道”，其冰道每圈為111.12米。與其相比，被稱為“大道”的速度滑冰，冰道周長要長得多，為400米。所以，“大道”要求冰面厚度在2.5厘米到3厘米，理想冰面溫度為-9℃至-5℃。
被譽(yù)為“冰上舞蹈”的花樣滑冰對(duì)冰面厚度要求為6厘米到7厘米、冰面溫度要求為-4℃至-3℃。為了美觀，運(yùn)動(dòng)員還會(huì)穿著比較輕便、閃亮的服裝，所以室溫還要營造出溫暖如春的感覺。
除了滑冰，冬奧會(huì)賽場上還有冰球、冰壺等冰上項(xiàng)目，它們對(duì)“冬奧冰”也提出了不同的要求。
冰球與冰壺比賽要求冰面溫度在-6℃，而且要求冰面極為平整。在冰壺比賽中，冰面1毫米的平坦度偏差，都會(huì)對(duì)冰壺的走向產(chǎn)生很大影響，進(jìn)而影響選手的發(fā)揮。在國家體育館冰球項(xiàng)目比賽場地上，1800平方米的冰面要求為一個(gè)水平面，誤差不得超過0.5毫米，此次冬奧會(huì)的中國制冰團(tuán)隊(duì)，更是力爭將誤差控制在0.1毫米—0.2毫米。
冬奧不同比賽用冰要求不同溫度、厚度，歸根結(jié)底是因?yàn)楦黜?xiàng)比賽需要不同硬度的冰。冰面溫度、厚度將影響冰面的硬度，從而影響運(yùn)動(dòng)員的發(fā)揮。
以花樣滑冰為例，如果冰面溫度太低，運(yùn)動(dòng)員起跳、下落時(shí)，冰面就容易崩裂；如果溫度高了，冰面就會(huì)變軟，運(yùn)動(dòng)員就會(huì)感覺冰刀“拔不出來”，影響起跳。速度型的短道速滑等項(xiàng)目，對(duì)于冰溫要求更低，這樣冰面會(huì)更硬，能給運(yùn)動(dòng)員提供更好的力度支撐，也便于提速。
打造“冬奧冰”有這些門道
為了滿足冬奧會(huì)各個(gè)比賽項(xiàng)目的用冰需求，中國的制冰團(tuán)隊(duì)鉚足勁兒，早早開始了準(zhǔn)備。
通常來說，制冰過程由制作基礎(chǔ)冰、噴白漆、粘貼標(biāo)識(shí)并畫線、制作表面冰等步驟構(gòu)成。在開始制冰前，還要進(jìn)行深度的地板清潔，在地板預(yù)冷12小時(shí)—18小時(shí)之后，即可開始制作基礎(chǔ)冰。
制作基礎(chǔ)冰可視為“打地基”環(huán)節(jié)，其中保證基礎(chǔ)冰的平整極其重要。如果沒有讓基礎(chǔ)冰和混凝土地面完全貼合，運(yùn)動(dòng)員踩上去后可能會(huì)導(dǎo)致冰開裂。因而，基礎(chǔ)冰需要制冰師用噴棒均勻地把水灑在賽場的每一個(gè)點(diǎn)上，制成約2厘米厚的冰層。
鋪完基礎(chǔ)冰后的賽場，還不是觀眾所熟悉的“奶白色”冰場。這是因?yàn)橹票鶐熯€未完成噴白漆的工作。通過向基礎(chǔ)冰層噴白漆，原本透出混凝土地面顏色的冰就會(huì)變成更好看的奶白色。
等白漆固定后，制冰師粘貼標(biāo)識(shí)并按照比例將稱好的油漆與軟水進(jìn)行混合，開始畫線工作，畫線的位置和寬度都需要符合國際冰聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)要求。
完成粘貼標(biāo)識(shí)和畫線后，便可開始制作厚度約為3厘米的表面冰。最后用掃冰車打磨、找平，制冰工作才算真正完成。與此同時(shí)，還要滿足任意3平方米內(nèi)的冰面最大高度差不能超過2毫米的平整度要求。
如果是制作冰壺賽道，還需制冰師進(jìn)行“打點(diǎn)”工作，即在冰面上噴灑純凈水，形成均勻的冰粒，并用掃冰機(jī)將賽道刮出需要的高度和形狀。
在制冰環(huán)節(jié)中，保證精準(zhǔn)度是一大難點(diǎn)。例如，制冰師需要在制冰管上澆水，使水凍成冰，形成一整塊冰面。在這個(gè)過程中，如果制冰師澆水時(shí)步伐速度不一致，就容易造成冰面凍結(jié)后厚度不一致。因此，制冰師在制作冰面時(shí)，既有時(shí)限要求，又需精準(zhǔn)控制。
這意味著制冰是個(gè)“體力活”?！芭K活累活比較多，工具很重，冰場很冷。有時(shí)候，要在-6℃的冰面上連續(xù)工作16到18個(gè)小時(shí)?！北本┒瑠W會(huì)冰壺場地制冰師張芷源說。
科技加持保障比賽用冰
除了“體力活”，制冰工作還有不少科技成果加持的“技術(shù)活”。
北京冬奧會(huì)首次采用了清潔低碳的二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)。這是目前世界上最環(huán)保的制冰技術(shù)，碳排放趨近于零，有助于打造出最快、最環(huán)保的冰面。相較于傳統(tǒng)的制冰技術(shù)，它不僅將能效提升了20%以上，冰面溫差可控制在0.5℃以內(nèi)，制成的冰也更加均勻，不會(huì)出現(xiàn)各個(gè)部位溫度不一樣、冰面硬度不均勻的情況。
北京大學(xué)教授、國際天然工質(zhì)研究領(lǐng)域知名專家張信榮認(rèn)為，二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)具有安全性高、能耗和運(yùn)行成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，且全部熱量可回收利用，是冰上場館能源系統(tǒng)中最有前景的工質(zhì)之一，可使場館能源系統(tǒng)冷熱一體化高效運(yùn)行，在全球范圍內(nèi)都具有廣闊的應(yīng)用前景。
國際單項(xiàng)體育組織專家曾建議采用國際慣用的環(huán)保制冰技術(shù)，但中國團(tuán)隊(duì)經(jīng)過1年半的摸索，決定選擇二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)。
二氧化碳跨臨界直冷制冰，就是將氣態(tài)二氧化碳通過加溫加壓形成超臨界二氧化碳流體，再對(duì)超臨界二氧化碳流體進(jìn)行降溫降壓達(dá)到-20℃至-15℃，再相變蒸發(fā)吸熱完成制冷和制冰的過程。
國家速滑館“冰絲帶”是全球首個(gè)采用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)的冬奧會(huì)賽場。在“冰絲帶”里，1.2萬平方米晶瑩剔透的冰面為世界觀眾展現(xiàn)了精彩絕倫的競技場景。
此外，監(jiān)測系統(tǒng)也是冰上項(xiàng)目的得力“助手”。昔日的“水立方”、如今的“冰立方”場館的工作人員，就特意為冰壺賽場建立了一套“健康監(jiān)測”系統(tǒng)，包含加速傳感器、應(yīng)變傳感器、環(huán)境溫度傳感器等，不僅能監(jiān)測結(jié)構(gòu)的變形、震動(dòng)，還能監(jiān)測環(huán)境溫度和整體結(jié)構(gòu)傾角，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和比賽舒適度進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。
智能建筑管理系統(tǒng)也為冬奧賽場貢獻(xiàn)了科技力量。
冰立方場館運(yùn)營部責(zé)任工程師、國際制冰師助理張金泉表示，冰壺比賽對(duì)賽場環(huán)境要求嚴(yán)苛，現(xiàn)場的溫度必須按照冰面溫度、冰面以上1.5米高度溫度、看臺(tái)溫度3層控制，每層的溫度控制都要達(dá)到高精度?！氨⒎健鄙?jí)了智能建筑管理系統(tǒng)，增加了除濕功能，以確保賽場的冰面質(zhì)量。
（資料來源：科技日?qǐng)?bào)、上海發(fā)布、北京發(fā)布、文匯報(bào)、國際在線等）
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