创新，迎接冬奥“冰雪大考”

盼望着，盼望着，2022年北京冬奥会和冬残奥会的脚步近了。

冰与雪是冬奥会和冬残奥会的“灵魂”所在，那么如何造出适合比赛的冰雪呢？我国相关企业、高校和科研机构正不断创新，运用专利等知识产权迎接这场“冰雪大考”。

创新制冰  践行绿色理念

近日，首都体育馆举办的亚洲花样滑冰公开赛、国际滑联短道速滑世界杯两项测试赛已成功落下帷幕。其中，首都体育馆采用的全新“二氧化碳”冰面，为比赛选手提供了极为适宜的比赛场地。而“二氧化碳”冰面的“操刀手”正是艾斯特制冷与太阳能技术（北京）有限公司（下称艾斯特）。

早在2019年11月，艾斯特联合4个高校、4个国家重点实验室，2个教育部重点实验室和国家工程中心，申报承担“科技冬奥”重点专项“制冰机研发及应用示范”项目，先后为国家冰雪科研基地、北京首钢冬季项目国家队训练基地等多个冬奥会训练和比赛场馆，搭建累计上万平方米的赛事级固定冰场。

艾斯特研制的二氧化碳跨临界直冷制冰机组，将核心技术——二氧化碳跨临界直冷制冰技术运用其中，与传统的乙二醇间冷制冰技术相比，制冰能耗成本降低50%，制冰系统温差不超过0.3℃。“我们提交了‘二氧化碳跨临界直冷制冰机组’‘一体式二氧化碳跨临界直冷制冰系统’等多件专利申请，可使投资成本和制冰人力成本均降低30%，能满足花样滑冰、短道速滑、大道速滑等6种以上冰上运动项目对冰质的需求。”艾斯特副总经理王博介绍。

艾斯特不仅在冰面温度、软硬度等方面进行研发突破，还在绿色、节能方面进行了创新。艾斯特采用冷热综合利用技术，利用热回收系统，将制冰过程中产生的热量进行再回收，将其应用到场馆除湿系统、生活热水、融雪等场景，全年综合节能可达50%以上。

创新造雪  强化赛事保障

雪务保障是历届冬奥组委会最核心的工作之一。中国科学院西北生态环境资源研究院（下称中科院西北研究院）牵头承担“科技冬奥”重点专项“赛事用雪保障关键技术研究与应用示范”项目，其中中国气象科学研究院（下称气科院）承担了“不同气候条件下冰状雪赛道制作关键技术”课题，为北京冬奥会赛事用雪提供了重要保障。

高山滑雪等项目因其速度快、难度高，需要应用密度大、硬度高、近似于冰面的冰状雪赛道。然而，在2016年前，国内的滑雪场几乎没有这种赛道。在历届冬奥会上，裁判员大多依靠个人的经验判断冰状雪赛道雪质，缺乏相应的量化指标。对此，中科院西北研究院、气科院、山东师范大学与中国科学院南京天文光学技术研究所等单位组成“科技冬奥”赛事用雪保障团队，在造雪、储雪、铺雪、雪质监测预报及相关补救措施等方面开展了联合研发。

“要造出满足比赛要求的冰状雪赛道，首先要对雪道雪质关键参数进行量化。”气科院青藏高原与极地气象科学研究所副所长丁明虎介绍，团队进行了多次冰状雪赛道制作试验和实时气象数据的收集整理，继而合作研发了冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪，提交了“用于测量雪面雪粒径的测量装置及测量方法”“用于测量冰状雪面硬度的测量装置”等专利申请，基本实现了对赛道的无损检测。

北京冬奥会与冬残奥会的举办时间正值二三月份，低温、沙尘暴及降雨等天气都可能影响赛道雪质。为有效应对极端天气带来的风险，存储好赛事用雪至关重要。“我们构建了物理能量平衡模型，在延庆石京龙、崇礼万龙及新疆阿勒泰将军山等滑雪场进行了储雪试验，拥有‘一种研究储雪大小和形状对储雪效果影响的实验装置’等专利，致力于为冬奥会各个雪场提供‘一场一策’的储雪方案。”中科院西北研究院冰冻圈科学国家重点实验室副主任王飞腾表示。

创新装备  助力产业发展

高山滑雪、越野滑雪等运动项目的雪场施工往往离不开压雪机等装备。比如，在冰状雪竞速赛道的制作过程中，首先，压雪机要把雪道翻开，在雪块破碎、雪面疏松后进行注水，通过反复翻压将湿雪压均匀，使冰状雪层厚度一致，没有大的孔洞。随后，赛道工作人员要利用压雪机迅速将赛道压平，使雪层自下而上形成一层“冰壳”，最后通过滑雪板侧滑的方式铲去浮雪后，赛道才得以光滑如镜。

河钢集团河北宣工机械发展有限责任公司（下称河北宣工）发挥其在履带机械方面具备的技术优势，联合北京科技大学、江苏大学、解放军陆军装甲兵工程学院、北京橡胶工业研究设计院等单位，承担了“科技冬奥”重点专项“室外大中型压雪车研发及应用示范”项目，打造了大马力压雪机。

“我们自主研发了电液控制系统，围绕压雪机可靠性、适用性、可用度等方面进行了多次测试，采用特种铝材与高分子塑料等新材料，在耐低温、轻量化等技术方面不断创新，最终研发出了SG400压雪机这一核心产品。”河北宣工SG400压雪机设计师温晓宣介绍，针对该款压雪机，公司提交了“一种轻便耐用的压雪车履带板”“一种压雪车的可调节松雪作业装置”等多件专利申请。目前，SG400压雪机已在张家口市崇礼区万龙、太舞、银河等滑雪场进行了实验测试，其性能已得到相关部门的认可。

制冰造雪是冬季体育比赛的基础，更是撬动冰雪产业链的杠杆。2022年北京冬奥会和冬残奥会为我国冰雪运动和体育产业的繁荣发展创造了契机，我们还须更好地发挥冰雪运动的多元功能，通过自主创新，把冰雪产业的核心技术牢牢掌握在自己手中。