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2021 年 12 月 09 日 星期 放大 缩小 默认  
科普中国
冬奥会曾被“卡脖子”的
人造冰状雪

  冬奥会想实现“用雪自由”并不容易。因为冬奥会的比赛用雪并不依赖自然下雪,而是借助人工造雪技术。比赛用雪和普通的人造雪是不一样的,它是一种特殊的“冰状雪”,在之前,属于我国被“卡脖子”的技术之一。人造雪如何“批量生产”?被我国克服的“卡脖子”技术“冰状雪”又是什么呢?

  冬奥会须用人工造雪

  雪上竞技项目的国际赛事尤其是冬奥会,其实都是用人造雪来铺设雪地赛道的。因为自然界天气过程尤其是降雪存在许多不确定性,暗藏着危险。

  在户外气温较低时形成的天然雪,凝固程度通常比较高,雪质偏硬,类似“冰碴”的状态。这种雪虽然会让滑雪者达到比较快的滑行速度,但是也会让雪板的抓地效果欠佳。尤其对于新手来说,如果松软的天然雪没有被压实,雪板非常容易陷入雪中,造成侧翻、急停等事故。在冬奥会的比赛中,滑雪参赛选手的运动速度会非常快,最高时速可达248公里,危险性就更大,因此对赛道的要求也更加严格。

  而人工造雪技术是人为可控的,可以不用“靠天吃饭”。掌握技术后,人造雪还能根据不同赛事、不同场地的需求,自由调整雪花的粒径、含水量和硬度。所以冬奥会使用的比赛用雪,都是人造雪。

  人造雪中的冰状雪

  人造雪,顾名思义是人工制造出来的雪,分为炮筒式与冰片粉碎式两种。传统的炮筒式造雪机是利用高压空气将水流分割成微小的粒子,使粒子在寒冷空气中快速凝固成冰晶雪花。但比赛用雪更适合冰片粉碎式,也就是用制冰装置生产出很小的“片冰”,然后用片冰作原料来造雪。这种优质的“冰状雪”,在出太阳后会逐渐由粒状转变为粉状,此时的雪质最好、绵软适中,最适合使用雪板的各项户外比赛。

  冰状雪的雪花密度约为每立方厘米0.65克,雪道表面保持这样的结晶状态,就仿佛有着一层薄薄的“冰壳”,近似于冰面。这样的雪道硬度大,不易被破坏,在运动员高速转弯的情况下能保证雪道表面不变形,选手不论第几个出场,雪道的状态都相对完美,就仿佛在雪地建设了一条“塑胶跑道”。平整的机压冰状雪雪道,也被滑雪爱好者们称为“面条雪”,在其上滑雪则被比喻为“吃面条”。

  突破“卡脖子”技术

  很长时间以来,打造国际标准的高质量冰状雪赛道都是我国冰雪产业的“卡脖子”技术难点。在全年不同的时间、月份、气温、风速、风向、日照时间等气候条件下的冰状雪制作工艺方面有不同的方法和具体的操作规程。直到2016年以前,中国都造不出一条合格的“冰状雪”赛道。

  积雪颗粒的形状及大小是影响雪的力学性质的主要因素,不同大小雪粒之间在自然状态下空隙不断变小,雪中含有的空气降低,使得雪粒间的化学键合力增强,从而影响雪的硬度。因此,要制造出合格的冰状雪,先要精准测量积雪的颗粒。我国后期自主研发的测量仪,通过电机带动滑轨驱动探头打入冰状雪赛道内部,读取探头受到的反作用力的大小来判断冰雪的硬度,将冰状雪质量变成清晰可见的客观物理数据。

  通过对这些物理数据的科学分析,结合有经验的运动员的滑雪体验,才掌握了不同地点、不同天气条件下冰状雪赛道的制作方法。同时借助注水和压实成套的制雪工艺,最终成功造出了符合大陆性季风区气候条件的合格冰状雪。(本报综合)

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