从人工造雪,到调节赛场温度,再到能够随心所欲观看赛事影像,为了让北京冬奥会更加精彩,科研人员们想出了非常多的金点子,同时也展现出了我国雄厚的科技实力。这届冬奥盛会,必将比以往更加精彩!
滑雪场实现“用雪自由”
滑雪项目场地中,需要用到人工造雪机,这是一种可以迅速将液态水转化成为高压雾化冰晶的装备。传统造雪机射程范围小,而冬奥会用雪量大。研究人员从“电线杆”中获得灵感,研制出塔式造雪机旋转支架,让造雪机“站”得更高,“喷”得更远,造雪覆盖面积变大,同时还可调节雪粒大小、含水量、硬度等,以满足不同比赛的需求。
“冰状雪”是滑雪场雪质的一种形态,主要目的是减小赛道表面相对于滑雪板的摩擦力。北京冬奥借助注水和压实等技术手段,成功制造出符合要求的雪质,通过压雪机和雪硬度仪等,可快速对赛道进行修整,保证赛道不受天气变化的影响。为了防止春季的北京和张家口遇上沙尘天气,导致赛道雪质下降,研究人员想到了“储雪”的办法——在冬天温度非常低的时候,提前把雪造好,然后将雪储存起来,经过漫长的春夏秋季的“考验”,约有60%的雪被储存下来,确保北京冬奥会的“用雪自由”。
“寒冷”而又“温暖”的冬奥赛场
冬季赛事对于运动员和观众来说,寒冷都是必须面对的挑战。比赛场馆既要让运动员保持体温,更好地比赛,又要让现场观众在舒适的环境下观看比赛,为运动员加油。
研究人员在运动员训练用的面罩、手套和服装中加入的智能加热装备,其中运用了电加热元件、智能控温模块及控温算法、温度传感器以及柔性器件与服装的集成技术。不同的装备内设置了不同数量的加热元件,以及调节档位,除了主动加热技术外,还提升了纤维保暖率,集防风、防水、透气、耐磨、保暖等功能于一体。
北京冬奥会采用市政热力和空气源热泵对场馆进行供暖。空气源热泵是热泵的一种形式,能将不能直接利用的低位热能(如空气、土壤、水中所含的热量)转换为可以利用的高位热能(如煤、燃气、油、电能等),从而达到节约部分高位热能的目的。空气源热泵工作时,利用电驱动热泵,“搬运”空气中的免费热能制热,1份电量就能“搬运”3至4份热量,制热效率高达400%。北京冬奥会也因此成为奥运历史上第一届全部使用绿色清洁电能的奥运会。
观看赛事影像更“自由”
“室内多自由度模拟滑雪训练系统”是研究人员为北京冬奥会高山滑雪、越野滑雪等项目提供的室内模拟训练设备,用以提升运动员的回转、滑行等专项动作的训练效率。通过高速动态摄像捕捉到运动员身上带有传感器的运动服,运动员的关键动作被记录下来,通过回放和与“优秀运动员模型”对比,来发现和解决运动员训练中存在的问题。
“子弹时间”是一种使用在电影、电视广告或电脑游戏中的摄影技术,模拟变速特效,例如强化的慢镜头、时间静止等效果。自由视角是一种视频技术,可以在动态过程中实现360度无死角自由观察。这两种技术再加上云转播技术,可以使不在现场的观众体验到亲临赛场的感觉。