冬奥会诞生于1924年,至今已走过了98年,从最初的法国夏蒙尼到现在的北京-张家口,从滑雪、滑冰、冰球和有舵雪橇到如今的15个大项,109小项。冬奥会的参赛国与日俱增,新兴项目的增设如雨后春笋层出不穷,冬奥会的内涵也在和平、友谊、团结与关爱的基础上不断丰富,冬奥会如日初升、蒸蒸日上。
在这样一场冰雪盛宴的背后,有着人们对冬季运动竞技的痴迷,也有着各部门间的精准有序的筹备工作,更有着现代科技的鼎力相助。随着北京—张家口冬奥会的完美谢幕,我们就来回顾一下冬奥会的关键环节——造雪技术。要办好一场举世瞩目的冰雪盛宴,有力的基础设施支撑必不可少,而其核心就是造雪技术。
雪的质量对运动员的发挥和成绩有着重要影响,与日常娱乐的露天滑雪场不同,赛事用雪对质量有极高的要求,更不用说冬奥会的赛场使用的雪。就雪密度而言,新雪雪密度在150~200(kg/m3),压雪机堆积的雪密度也仅在300~350(kg/m3),但是世界杯及更高级别赛事赛道要求用雪密度在540~560(kg/m3),造雪难度拉满。
除了雪密度外,对用于奥运会的比赛用雪还有着其他严格的要求。而以本次冬奥会的古杨树场馆群为例,其着陆坡造雪层就有基层、中层、表层三层,每个层次的密度要求不同,不同区域厚度要求也不同,造雪难度也可见一斑。现在古杨树场馆所有的“雪型”总和有九种之多,并且还可以根据不同的需求制造不同型号的雪,精细化的造雪满足了多样化和高质量的需求,堪称强迫症患者的福音,让我们为科学家们点赞吧!
雪花是如何形成的?在自然界中,大多数雪花是在低温情况下,空气中的水汽在过饱和状态下凝结成小液滴,并在凝结核表面上富集、结晶形成一个个小晶核,小晶核继续吸附周围的水汽不断长大,最终形成完整的雪花。所以雪花的形成要满足三个条件:一是空气中的水汽达到饱和状态,相对湿度大于或等于100%;二是空气中必须有凝结核,也就是空气中悬浮易吸收水分的微小固体颗粒物;三是维持冰雪保持结构的温度和湿度。
人工造雪的原理同自然界雪的形成大致相同。1950年美国人Wayne Pierce、Art Hunt和Dave Richey发明了世界上第一台造雪机,也是后来雪炮(snow gun)的雏形。初代造雪机的原理和现在使用的手持加压喷壶类似,在寒冷条件下,利用压缩空气将水喷洒在空气中来实施人工造雪。
如今,人工造雪界门派的各位扛把子们,例如内混型造雪机、外混型造雪机、风扇型造雪机、碎冰机造雪机,他们的功夫也都师承于这两位老前辈,并开发出了自己的功法。我国的冰雪运动和产业起步较晚,加上技术封锁,造雪产业链并不完备,在喷嘴、核子器、自动化控制、造雪机系统等造雪机制造技术方面与国际先进技术还存在一定差距,但是随着国家的大力推动和我国的科研人员的努力攻关,我国的先进造雪设备必将一鸣惊人,闪亮登场!
除此之外,绿色、简约的观念始终引领着北京冬奥会的工作,张北柔性直流电网工程竣工投产,为北京冬奥提供100%的绿色电力。在造雪用水上,北京冬奥组委也时刻关注生态安全和区域生活影响,延庆赛区造雪所需水资源由水库联合协调供给,生活与造冰供水所需自来水由佛峪口水库坝下集中供水厂供给,不仅有效减少了崇礼区地下水开采量,而且居民生活用水不会因为造雪受到影响。