隨著北京冬奧會的開幕，各項精彩激烈的賽事吸引著觀眾的目光。除了賽事本身外，這屆冬奧會上隨處可見的綠色科技，也成為大家關注的重點。從助力打造“最快的冰”到減阻賽服，從智慧化的冰刀磨床到護臉裝備，來自武漢高校最新技術和産品，正用科技力量服務冬奧會。

　　■ 地鐵隧道測量技術助力打造“最快的冰”

　　國家速滑館也叫“冰絲帶”，是北京冬奧會唯一新建的冰上競賽場館。開賽以來，一項項新的紀錄在“冰絲帶”誕生，除了參賽選手們的出色發揮外，也驗證了國家速滑館“冰絲帶”所追求的“最快的冰”名不虛傳。

　　要打造世界上“最快的冰”，關鍵在於新技術和高標準。為了給運動員最好的滑行體驗，“冰絲帶”冰場是一整塊大冰面，面積達1.2萬平方米，且採用了世界上最先進的節能環保二氧化碳直冷制冰技術。經測算，“最快的冰”要確保400米冰道溫差不超過0.5℃，冰的厚度控制在2.5釐米左右。要想達到如此目標，關鍵在國家速滑館1.2萬平方米的冰面下層混凝土中埋裝密密麻麻的制冰排管，這些制冰排管的全場高度差不超過5毫米，管道之間的平行度要優於1/1000，即1米長度的連根管子的平行誤差不超過1毫米。

　　怎樣保證這樣的精度？武漢大學遙感信息工程學院/宇航科學與技術研究院毛慶洲教授領銜的高分辨鐳射雷達團隊，利用高精度三維鐳射技術，于2020年秋季對國家速滑館制冰排管安裝現場進行了全面測量。他們先採集整個冰場的制冰排管全圖，然後分析得到一根一根排管的具體參數，點面結合，定位出每一根排管的坐標，這樣每一根排管在施工過程中的高度、平行度一目了然，建設單位根據坐標輕鬆施工、校準、調整。毛慶洲教授介紹，他們經過28天的數據採集和分析，共獲得2TB的現場點雲數據，測量精度優於2毫米，滿足施工要求，有效指導了制冰排管的現場安裝佈置，為建造“最快的冰”提供了有力保障。據悉，毛慶洲教授團隊的三維鐳射測量技術之前已經大量運用於地鐵隧道結構變形測量。    

　　■ 用“數值倣真科技”降低賽服阻力

　　12日晚，北京冬奧會速度滑冰男子500米，中國選手高亭宇以34.32秒的成績破奧運紀錄奪金。相比他在平昌冬奧會上的表現，高亭宇此次奪金的成績提升了0.33秒。這“一眨眼”的差距，除了運動員自身的不懈努力之外，也離不開服裝和裝備的助力。武漢體育學院健康科學學院院長、國家體育總局體育工程重點實驗室主任鄭偉濤介紹，高亭宇身著的比賽服，正是國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項——“冬季運動與訓練比賽高性能服裝研發關鍵技術”的成果與具體應用。

　　“競速類項目追求的就是一個‘快’字，這就意味著要盡可能減小空氣阻力。”鄭偉濤介紹，武漢體育學院聯合北京服裝學院、清華大學、舒華體育股份有限公司等相關單位和企業，以速度滑冰、高山滑雪、雪車、跳臺滑雪等競速類項目服裝為研究對象，針對中國運動員生理特徵和北京冬奧場地環境構成，構建了“人體—服裝—環境”複雜多自由度體系各類項目不同姿態下空氣動力學模型，通過流體動力學倣真揭示競速類比賽空氣阻力來源、分佈與佔比，提出適應中國運動員特徵的冬季運動項目服裝綜合減阻設計，定制符合中國運動員體型和技戰術特點的“最佳運動姿態”比賽服。

　　自2019年起，鄭偉濤教授團隊的20余名師生參與研究，對速度滑冰運動員高亭宇等進行了典型運動姿態實體掃描，採用逆向工程對於不同姿態、不同速度下競速類項目運動員展開建模。面對數以千萬計的網格模型，團隊每次都要進行上百個小時的數值計算，精準確定空氣阻力來源與佔比，聚焦阻力集中部位，多次進行計算優化減阻方案，並開展風洞試驗。一系列研究為競速類服裝減阻結構、面料、版型等設計提供科學依據，最終實現減阻率5%—10%的效果。

　　■ 研製智慧設備讓冰刀磨削精度達微米級

　　華中科技大學參與的多項研究成果被應用於冬奧會賽場。

　　華中科技大學國家數控系統工程技術研究中心聯合武漢華中數控股份有限公司等單位通過項目攻關，研製出智慧化的冰刀磨床和滑雪板磨床，滿足了短道速滑/速滑冰刀、越野/冬季兩項雪板和跳臺滑雪滑雪板等各種冰雪器材製造和修磨要求，解決了國內冰雪器材加工企業靠手工設備操作，勞動強度大、精度低、效率不高的難題和瓶頸，讓原來“跟著感覺走”的粗放式加工和磨削變成了全程自動化、數字化、智慧化的精磨細削。實現了冰刀和雪板磨削精度從毫米級到微米級的跨越。

　　華中科技大學牽頭的國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“智慧雪車雪橇賽道與競技訓練關鍵技術研究”項目，通過搭建賽道數字孿生系統，實現雪車雪橇運動的智慧精確感知和數據融合，助力教練員、運動員滑得更快更安全。

　　項目團隊與國家隊圍繞數字化訓練的關鍵技術與配套方法展開了深入溝通，探討以數字化、智慧化技術挖掘基於數字賽道的滑行規律與制勝因素的研究實施路徑，形成了“雪車雪橇穿戴式數字儀錶盤”“鋼架雪車訓練及比賽滑行軌跡數據分析報告”“雪車雪橇可視化軌跡糾偏系統”等多項輔助訓練的技術成果。  

　　此外，華中科技大學團隊還研發了雪上科技護臉裝備，能夠在嚴寒環境中為著裝輕便的越野滑雪運動員提供“暖”而“快”的保障服務，通過局部微環境的有效熱調控，降低運動員在賽前熱身或比賽過程中面部、呼吸道損傷以及低溫的不適感，盡可能減小極端環境對水準發揮所造成的影響。目前總共已有八批護臉裝備提供給國家越野滑雪隊使用。（長江日報記者鄧小龍 陳曉彤 周劼 通訊員王思 裴宇翀 王芳）