李忠东

在冬季奥运会上，大展身手的不仅仅是来自世界各地的优秀运动员，还有令人激动的创新科技。竞技场已不再是单纯的体能、速度和技巧的比拼，而更多依靠科技和智慧的力量。历届冬奥会承办国都会投放应用一批高科技装备，力争献上最精彩的赛事。科技不仅能改变生活，而且也给冬奥会带来了令人惊艳的变化。

造雪机：解决“靠天吃饭”难题

冬奥会是一场举世瞩目的冰雪盛会，很多项目都在户外进行，天气起着举足轻重的作用。尽管冬奥会举办地大都选址在气候寒冷、冰雪充裕的地区，但想要办好赛事并不容易，主要取决于天气状况，有时甚至会因雪量不足导致比赛中止。1980年2月，在普莱西德湖冬季奥运会上，雪量不足的问题使组委会大伤脑筋。因为这年冬季，普莱西德湖的降雪量很少，组委会只好在冬奥会历史上首次采用了造雪机来造雪。但老天好像故意刁难似的，人造雪刚制备好，开幕前一天就下了一场暴风雪。因为人造雪和天然雪很难融为一体，组委会又不得不组织大量人力清扫。

在1988年举办的卡尔加里冬季奥运会上，一系列新的科技装备得到了应用，尤其亮眼的是花费了近400万美元采购的由计算机控制的造雪机。此外，组委会还在人造白雪中加入了一种类似酵母的细菌，使晶莹的雪花更加饱满结实，即使刮起暖风也不易融化。由计算机控制的造雪机是冬奥会历史上巨大的科技突破，解决了历年来各届冬奥会组委会的难题。卡尔加里冬季奥运会赛事之一的高山滑雪比赛，就在一块完全由人工造雪的场地上进行。比赛期间气温曾高达18℃，全靠造雪机帮忙。

2014年，第22届冬季奥运会在俄罗斯索契举办。这座城市处于亚热带地区，是冬奥会史上最温暖的举办地。这届冬奥会组委会在防备高温和储备冰雪方面真可谓煞费苦心。一方面，他们利用反光隔热技术，花费2.5亿卢布紧急储存了45万立方米的积雪，即使碰上百年未遇的暖冬也能让赛事顺利完成。另一方面，进口了450台造雪机，安装在离索契大约40千米的“玫瑰庄园滑雪度假村”，自由式滑雪和单板滑雪等项目在那里举行。与以往的造雪机不同的是，这些造雪机内部安装的自动调节系统可以根据天气状况自动调节造雪的过程，即使在20℃的气温下依然可以制造出适合比赛的冰雪。造雪所需的用水来自附近山脉的一条溪流和两个人工湖，共计使用了约2.3亿加仑水。为了给小水滴更长的时间去冻结，还建造了用于将造雪机升高的高塔，雪花从高处飘落，给人以自然降雪的错觉。

索契冬奧会上的造雪机

智能比赛服：减少体能消耗，提升速度

在2018年平昌冬季奥运会上，中国短道速滑选手武大靖以绝对优势获得金牌。当时他穿着的“雷霆之星”短道速滑比赛服，由我国安踏集团自主研发，获得2018年“ISPO全球设计大奖”。ISPO（德国慕尼黑体育用品博览会）始创于1970年，是目前全球规模最大、品类最齐全的户外体育运动类展览会。“ISPO全球设计大奖”作为唯一面向全球运动行业的权威评选，旨在帮助行业寻找在技术、设计和性能多个方面最具有突破性表现的运动用品，每年的获奖产品都吸引全世界媒体和行业的关注。

“雷霆之星”短道速滑比赛服专为奥运赛事研发，是世界上最轻、最透气的速滑比赛服之一，体现了中国品牌在冰雪运动装备方面的实力。以前的短道速滑比赛服采用传统的双层结构设计理念，只是在人体关节处应用了局部防切割材料。但安踏这款新研发的比赛服，无论面料、设计还是版型均有巨大突破。它采用单层结构设计，减轻自重，比传统比赛服的质量轻30%，可减少运动员的体能消耗。“雷霆之星”用大于钢丝强度15倍的特殊纱线制成。这种纱线比尼龙轻30%，比丙纶轻45%，密度高且富有弹性，颜色丰富，突破了传统防切割材料质量重、弹性差、颜色单一等局限性。此外，新型面料由多组成分混纺而成，防切割性能高于国际滑冰联合会的标准要求，极大地保障了运动员的安全。另外，3D立体裁剪减少了运动阻力，有利于运动员更好地发挥水平。

“雷霆之星”短道速滑比赛服

美国“马赫39”滑冰服

在2014年索契冬季奥运会上，美国速滑运动员首次身着“马赫39”滑冰服出战。这款高科技滑冰服虽然外形与普通滑冰服并无太大区别，但通过“传递模压法”在衣服表面造出大量细小的凸起。经300个小时的风洞测试表明，这些凸起能够有效改变运动员身体周围的气流，起到减小阻力和提升速度的作用。它由设在马里兰州的安德玛公司与美国宇航局及军火巨头洛克希德·马丁公司共同合作研发，使用了当时最新的空气动力学和航空航天工程学技术。研发团队首先利用高速摄像机捕捉速滑选手的冰面动作，接着根据收集到的数据制造玻璃纤维人体模型用以模仿速滑选手的动作，随后依此创建一个流体动态计算模型，分析围绕滑冰选手某些身体部位的气流。为了便于释放身体热量，“马赫39”滑冰服的背部脊柱部位用的是网格布，而大腿和腋下的特殊织物能够减少65%的运动摩擦，让运动员将更多的能量用在冲刺而不是抵消服装摩擦上。

计时设备：确保公平公正

科技发展不断引领奥运会从人工计时走向机器计时的发展。在1948年圣莫里茨冬季奥运会上，瑞士著名制表品牌欧米茄首次使用光电子眼设备。用于终点摄影的狭缝摄影机俗称“魔眼”，拍摄的照片精确度极高，达到1/1000秒，解决了终点裁判凭肉眼无法判断的胜负之争。这一创新使麦布里奇线从此逐渐退出了奥运会赛场，这条线与机械秒表相连，只有被冲过终点的冠军选手奋力撞断，秒表才会停止。

从2010年温哥华冬季奥运会开始，欧米茄采用光感应摄影机来确定竞速类项目中选手们的完赛时间。以速度滑冰为例，在选手的冰鞋滑过终点线的瞬间，计分板和电视屏幕上显示的计时时间便会立刻停止，但最终作为官方比赛结果的是由光感应摄影机测定的时间。

2018年平昌冬季奥运会的计时设备重达230吨，由30块公共计分显示屏、90块各赛场的计分显示屏和数百千米的电缆和光纤构成。它们通过精准评估奥运选手的赛场表现，体现奥运会竞技的公平性和计时技术的进步。

在冰球比赛中，位于冰场计时台上的计时记分系统通过一系列冰上监测系统，将所有重要数据实时发送至记分板和其他接收端上。每位参赛选手背部都安置了一台动作传感器，它能在比赛中捕捉实时数据信息，并将视频信号实时发送给电视机前的观众，或用于赛后分析。场上的裁判员都配有一个无线麦克风，“哨声监测系统”可以让他们通过麦克风与计时台的记分员沟通交流。当哨声监测系统捕捉到裁判员吹响的哨声时，时钟就会立即停止，比由计时员人工操作至少快半秒钟。

2018年平昌冬奥会期间使用的欧米茄计时设备

高科技设备在帮助运动员提高成绩的同时，也极大地方便了裁判确保比赛结果的准确和公平。在越野滑雪和速度滑冰的赛场上，每一位参赛者的双腿上都会绑定一对质量极轻且性能可靠的异频雷达收发机，以便欧米茄计时器在比赛过程中精准测定、记录和公布参赛选手和团队的中段成绩与最终排名。一旦出现速度滑冰选手跨越终点线时冰鞋高于光电子眼的红外线光束的情况，裁判将依据异频雷达收发机的记录，确定完赛时间与最终排名。有如此高超的技术，无论多微小的差距，都能被计时设备准确地判定。换句话说，将避免并列奖牌得主的出现。

在索契冬季奥运会开赛第3天的短道速滑男子1500米决赛中，年仅17岁的我国小将韩天宇与韩裔俄罗斯名将安贤洙似乎同时到达终点。这让场地裁判犯了难。好在他们都佩戴有异频雷达收发机，最终经过电子眼测定，韩天宇滑出2分15秒055的成绩，获得亚军，而冠军安贤洙的成绩只快了0.07秒。高手过招，只争毫厘，这么一丁点差距，过去常会招致赛场纠纷，高科技设备却能帮助裁判员公正执法。

新式冰壶刷：具备“自带记忆”功能

在冬奥会赛场上，最神秘、高雅的项目莫过于冰壶运动。冰壶运动有“冰上国际象棋”之称。冰壶球由不含云母的苏格兰天然花岗岩制成。它的周长约为91.44厘米，从壶底到顶端的高度为11.43厘米，质量最大的为19.96千克。冰壶比赛展现动静之美、取舍之智慧，对参与者的体能与脑力是极大的考验。

每场比赛由两支球队进行对抗，每队由4名球员组成。比赛共进行10局，两队按一垒、二垒、三垒及主力队员的顺序交替掷球。因为冰壶比赛的冰道并不是很平整，上面有许多小的颗粒，所以在一名队员掷球时，会由两名本方队员手持冰壶刷在冰壶滑行的前方快速擦刷冰面，以减小冰壶与冰面的摩擦，让冰壶走得更远。同时，也可以利用冰壶刷使冰壶改变前进方向，确保冰壶能准确到达营垒圆心。同时，对方队员为使冰壶远离营垒圆心，也可在冰壶的前面擦扫冰面。

自带“记忆功能”的冰壶刷

随着科技的发展，冰壶刷不断升级。英国冰壶队曾在2002年盐湖城冬季奥运会上夺得过女子冰壶金牌，在2014年索契冬季奥运会上收获了一银一铜2块奖牌。该队的核心技术之一就是自带“记忆功能”的冰壶刷，上面装有传感器和一个记忆卡，可以记录下擦冰手施加的向下力、刷子沿冰壶路线行进的距离，以及选手们的身体状况等详细数据。这些数据经电脑分析后，不但可以作为教练选拔队员的参考，更为重要的是可以帮助改善运动员的感觉和技术。一把小小的刷子经过高科技的加持，在冰壶运动中扮演着越来越重要的角色。

碳纤维雪橇：强度与刚度堪称一流

雪橇是冬奥会雪上项目的重要装备，制造出质量更轻、强度更强的雪橇一直是重要的研究方向。如今，航空航天领域的碳纤维材料已经应用于雪橇器材。轨道雪橇速滑与一级方程式汽车赛一样，竞技过程非常惊险刺激，是一项唯速度论输赢的比赛。碳纤维具有质量轻、强度大、耐腐蚀、耐高温、耐低温和刚性大等优点，用它制造的碳纤维雪橇在任何环境下都能使用，使用寿命也很长。

宝马公司为美国雪橇队研制的碳纤维雪橇

2008年冬天，宝马美国分公司专门指派了一个工程师团队，与美国顶尖雪橇队合作，于2011年为美国雪橇队打造了一款碳纤维雪橇，帮助他们在2014年索契冬季奥运会上摘得一枚银牌。在这三年中，工程设计人员采用类似跑车的设计理念，将更轻、更快、更稳定作为终极追求。他们用碳纤维材料打造雪橇骨架，根据人体工程学，通过精简内部结构使其更便于运动员在助跑阶段过后“跃”入雪橇当中。新款雪橇拥有更加扁平的鼻锥和藏于雪橇腹部的气流导片，同时重心更低以保证高速滑行中的稳定性。它采用航空工业高级烤漆工艺，将所有图案都内嵌于漆膜之下，使雪橇的表面更加平整，阻力也随之减小，是目前世界上已问世的滑行速度最快的雪橇之一。

新型减震器：震动系数降低40%

滑雪是冬奥会上最精彩的赛事之一，然而路面颠簸引起的震动成为影响运动员发挥的一大困扰。震动会使滑雪板底面弹离雪面，使运动员的控制能力和反应能力受到影响，减慢滑速。而要让滑雪板紧贴雪面，确保运动员的反应和控制到位并提高滑行速度，必须运用減震技术。其中的核心技术就是通过减震器的耗能特性，来减少震动能量的传递。

朱莉娅·曼库索使用碳纳米管制成的新型滑雪板滑雪。

传统减震器的制作材料为橡胶，极易受外界温度的影响，温度越低，橡胶就越冷越硬，减震效果也就越差。荷兰帝斯曼集团发明的一种新型减震器，用一款特殊的热塑性弹性体代替橡胶。这种高分子材料结合了塑料的可塑性和橡胶的高弹性，能在更大的温度范围内保持稳定的物理性能。新型减震器能将滑雪板的震动系数降低40%，并且在-30℃～-10℃的温度范围内保持性能稳定，极大地提高了滑雪板的稳定性，减少了运动员在操纵方向上的失误。

在2014年索契冬季奥运会上，美国高山滑雪运动员朱莉娅·曼库索首次使用了一种新型碳纳米管滑雪板。碳纳米管具有轻便、高柔韧性和高硬度的特点，是制造滑雪器材的理想材料。由玻璃纤维和钢等材料制作的传统滑雪板，遇到震动时滑行速度会减慢，而采用碳纳米管制作的高科技滑雪板，能很好地分散和缓冲受到的震动，帮助高山滑雪运动员在不平整的路面保持稳定，从而取得优异的成绩。