科技改變生活 · 科技引領未來
科技改變生活 · 科技引領未來
與夏季奧運會不同，冬奧會對環境的要求更為苛刻，不僅需要溫度達到要求，還需要冰和雪。2021年是我們國家有記錄以來最熱的年份之一，且整個東亞地區降雪都很少。北京現在是處極度缺雪的狀態，那么問題來了，在這樣的條件下，北京該如何讓冰雪項目順利進行
與夏季奧運會不同，冬奧會對環境的要求更為苛刻，不僅需要溫度達到要求，還需要冰和雪。2021年是我們國家有記錄以來最熱的年份之一，且整個東亞地區降雪都很少。北京現在是處極度缺雪的狀態，那么問題來了，在這樣的條件下，北京該如何讓冰雪項目順利進行？如何去實現“用雪自由”呢？
歷屆冬奧會
實際上，并不是本屆冬奧會有“缺雪”的問題，“缺雪”是歷屆冬奧會的難題。1932年的第三屆冬奧會是在美國普萊西德湖舉辦，當時恰好碰到了反常的高溫天氣，在距離開幕式還有10天的時候，當地依然沒有雪覆蓋，最后只能被迫將高山上的雪運到比賽場地。
沒有雪不行，雪多了也不行，1998年長野冬奧會在開幕式前一個月還沒有什么降雪，使得組委會方寸大亂，甚至不得已去廟里求雪，結果雪又下得太多了，降雪太多也會影響比賽的進行，為了保證比賽，組委會又不得不組織人手清理積雪，甚至一些比賽時間也被推遲。
事實上，冬奧會對雪的要求非常高，即便是一些冬奧會城市下雪，也可能會影響運動員的發揮。比如：1928年瑞士圣莫里茨冬奧會，盡管當地出現降雪，但由于降雪量較小，使得很多項目被取消，還有一些冰雪比賽因為缺雪導致運動員成績不理想，比如：越野滑雪50公里比賽，當年的冠軍和上屆冠軍所需要的時間多了1個小時。
從這方面可以看出，成功舉辦冬奧會的關鍵其實是天氣，而天氣又不受人們制約，這在很大程度上會影響冬奧會的舉辦。
因此，在1980年美國普萊西德湖再次舉辦冬奧會時，就吸取了歷屆冬奧會“看天辦賽”的教訓，首次使用了人工造雪技術，之后人工造雪在冬奧會中越來越常見，占比越來越高。
北京冬奧會
事實上，冬奧會雖然是冰雪項目，但氣溫并不是越低越好，其中零下17℃是極限，氣溫太低不僅不利于運動員發揮，還容易導致運動員受傷。因此盡管我國東北降雪量較大，但因為這里溫度較低，不適宜比賽。
北京冬奧會的場地一共有三個賽區，分別是：北京賽區，延慶賽區和張家口賽區。
北京，延慶和張家口都屬于季風氣候，在夏季時受到來自海洋暖濕氣流的影響，出現雨熱同期；但在冬季時會受到來自大陸的干冷氣候，氣溫較低，空氣又干燥少雨。
另一方面，又因為這些地方的冬季溫度不夠低，不容易形成“坐冬雪”，即便是出現降雪，降雪也會很快融化，對于舉辦冰雪賽事而言非常不利。
再加上受全球變暖影響，今年冬季我國整體氣溫偏高，北京白天氣溫均高于0℃，并且很少出現降雪天氣，自然降雪并不能滿足冬奧會的需求，在這種背景下，我國想要成功舉辦冬奧會，就必須要使用“人工雪”。
造雪技術被掐脖子？
要了解人造雪，咱們就得先搞清楚自然界的雪花是如何形成的。雪花的形成攏共分為兩步：
具體來說是這樣的，空氣中的一些微小的顆粒，這也被稱為：凝結核。它通過吸收空氣中的水分會形成液滴，在低溫下被凍結成冰粒，就會成為雪花的“晶核”。
如果從微觀世界上來看，“晶核”本質上是一種空間的六方晶格結構，水分子通過氫鍵與四個分子相連，只要溫度夠低，水汽夠多，就可以沿著這個“六方晶格結構”的三條軸生長，這樣就可以生長出不同的雪花。
那人造雪呢？
實際上，造雪機的工作原理并不復雜，這里運用到了自然造雪的精髓。
具體來說是這樣的，通過壓縮機把高壓空氣送入到“核子器”中，然后接著用風扇把水吹成微小的水霧拋撒到空中，讓其均勻散開。緊接著，核子器在空氣與水霧達到一定的比例的時候，產生雪花的“晶核”，這些“晶核”就可以在空氣中遇冷形成雪花。因此，在整個造雪的過程中“核子器”是一項核心技術。
而冰雪項目中所使用的賽道用雪叫做：冰狀雪。自然雪的密度在0.05克/立方厘米~0.15克/立方厘米，而冰狀雪的密度是5~13倍。它的表面存在著一層很薄的硬冰殼。自然雪很松軟，而用冰狀雪鋪設的雪道表面會保持著結晶狀態，雪道的硬度要更大一些，不容易被破壞。如何制造出合格的“冰狀雪”賽道也是一個難題，需要許多核心技術加持。
在2016年之前，咱們國家的制造“冰狀雪”賽道的技術還不達標，無法制造出一條合格的“冰狀雪”賽道。不僅如此，咱們還遭受到了其他國家的技術封鎖，無法獲取到賽道雪的參數標準，一直是被卡脖子的狀態。
從2016年開始，中國的科研人員花費了5年多的時間，自主研發可以打造合格冰狀雪賽道的核心技術。這項技術還順利通過了國際奧委會的審核。不僅如此，中國的科研人員還研發出了高效儲雪技術。這些技術可以確保北京冬奧會上的“用雪自由”。
高熙華