2022北京冬奥会离我们越来越近了！被誉为冬奥会“皇冠上的明珠”的高山滑雪比赛，向来备受瞩目。近日，中国科学院南京天文光学技术研究所（下称：南京天光所）南极天文技术中心团队的专家们，已顺利完成“科技冬奥”冰状雪赛道测试工作回到南京。记者1月17日对话该团队温海焜副研究员，听他讲述高山滑雪赛道背后的硬核科技。

　　高山滑雪赛道有多讲究？ 

　　高山滑雪比赛时，运动员最高时速可达到248km/h。如何确保运动员安全地赛出好成绩，同时又保证比赛的公平性，使前后出发的滑雪运动员的赛道雪质状态一致？这对赛道的铺设要求非常高。

　　“高山滑雪比赛采用的都是冰状雪赛道。”温海焜科普道，所谓冰状雪，是指滑雪场的雪道表面必须保持结晶状态，近似于冰面，用于减小赛道表面对于滑雪板的摩擦力。而雪道的铺设，和在田径场上铺塑胶跑道一样，不光要求冰状雪具有一定的硬度，还要有一定的抓地力和弹性。此外，不同的比赛项目，比如竞技和竞速对于赛道的要求也不一样；男子和女子比赛对赛道的要求也不同，男运动员体重大速度快，对冰状雪的强度要求更高。

　　冰状雪赛道如何制作？温海焜介绍，冰状雪不是单纯地让雪结冰，而是需要经过雪质硬化的过程才能形成，需要“精耕细作”。首先，要通过雪地车将基础雪面压实压紧，然后再进行注水制作。注水板结一定时间后水分下沉，再由人工一遍一遍地清除直至形成光滑的雪道。这样的雪道不易被破坏，滑雪运动员不论第几个出场，雪道的状态都是相对完美的，保证了比赛的公平性。

图1：研究人员用冰雪强度检测仪进行赛道测试 

　　赛道是否合格这两台仪器说了算 

　　如何判断滑雪赛道是否合格？以往，裁判员会在赛道上踩一踩、跳一跳、滑一滑，凭经验作出判断。如今，科学家希望通过科学指标，为冰状雪赛道制作标准提供参考依据。

　　2020年，南京天光所南极团队参与科技部国家重点研发计划“科技冬奥”的“不同气候条件下冰状雪赛道制作关键技术” 重点专项，研制用于冰状雪赛道质量检测的专用仪器。团队充分考虑了不同于自然雪的人工造雪的特殊情况，针对冰状雪赛道的特点，与中国气象科学研究院合作研发了冰雪粒径检测仪及冰雪强度检测仪，一改冰状雪赛道状态检测过去以人工经验为主的不足，转变为客观、清晰、科学的仪器检测。

　　一年多来，团队成员不辞辛苦，抓住冬奥会举办前有限的测试时间窗口，数次前往冬奥会举办地北京延庆、河北张家口以及黑龙江哈尔滨亚布力冬季体育训练基地，对不同气候条件、不同注水强度的冰状雪赛道进行了粒径及冰雪强度测试，获得了不同深度冰雪粒径变化图和冰雪强度变化图。

　　“在不同的天气情况下制作标准的冰状雪赛道，注水强度和时间都有所不同。”温海焜举例，尤其是到了二月份和三月份左右，北京延庆、河北张家口等地方的温度都比较高，冰状雪赛道的注水方案相比平常需要做调整。“通过检测和分析研究，我们给出了在不同气候条件下制作质量最佳的冰状雪赛道的具体方案，为赛事提供支撑。”

图2：冰雪粒径检测仪测量注水雪样 

　　关键技术将用于建设南极天文台 

　　有意思的是，这项技术一开始是为在南极搭建天文台准备的。

　　温海焜告诉记者，南极内陆冰盖之巅“冰穹A”有着非常优良的天文观测条件，是极佳的天文观测台站。我国在“冰穹A”已建有中国南极昆仑站，并安置了三台光学望远镜，取得了一批前沿观测和研究成果，未来还将有一台2.5米大视场高分辨率光学红外望远镜放在那里。

　　南极“冰穹A”的雪层有近4000米厚，自然雪的密度、强度如果不经过处理的话，是无法满足天文台的地基要求的。而且南极温差大，最冷的冬天温度可以降到零下 80 多摄氏度，而在夏天出太阳的时候，冰面地基因温度上升就会松动。由于2.5米大视场高分辨率光学红外望远镜比较重，为了获得好的观测效果又要架设在15米高的塔架上，因此雪面地基需要非常硬才行。

　　“风速在10米/秒时，15米塔架上望远镜的晃动要小于微米级，这样才能保证进行稳定的天文观测。”温海焜说，南京天光所南极团队从2020年起，就开始进行南极昆仑站地区的冰雪地基承载力的测试和研究工作，相关技术在“科技冬奥”专项中率先使用，也为后期在南极推广积累了技术和经验，“未来，冰雪粒径检测仪和冰雪强度检测仪还将为南极天文台的建设工作作出贡献。”

　　新华日报·交汇点记者 蔡姝雯