南京科学家研制新型冰雪仪器助力“科技冬奥”

冬奥会的传统赛事高山滑雪，因为其兼具竞技性和观赏性，一直被誉为“冬奥皇冠上的明珠”。作为南极团队该项目负责人，南京天文光学技术研究所副研究员温海焜介绍，高山滑雪比赛项目对雪道硬度有严苛要求——雪道表面必须保持结晶状态，近似于冰面，被称为冰状雪。其实，冰状雪不是单纯让雪结冰，而是用来形容赛道上雪质的一种状态。

“在这种状态下，雪花的密度大致保持在0.65克/立方厘米。从远处看去，赛道表面就像覆盖着一层薄薄的冰壳。这样的雪道硬度大、不容易被破坏。即便运动员在高速转弯的情况下，还能保证雪道表面不变形。不论参赛者第几个出场，雪道的状态都是一样的，保证了比赛的公平性。”温海焜告诉记者。

以前，判断滑雪赛道合不合格，通常裁判员会在赛道上踩一踩，跳一跳，滑一滑。为了打造出符合国际标准的冰状雪赛道，“科技冬奥”重点专项2020的“不同气候条件下冰状雪赛道制作关键技术”项目团队经过多次技术攻关演练，在极短的时间里，熟练地掌握了制作冰状雪赛道的注水量、低温板结时间等关键技术。

温海焜介绍，冰状雪赛道的制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。如果冰状雪比较软，运动员滑行时就会陷在雪里面，如果特别硬，运动员很容易受伤，赛道需要既有一定的强度，又有一定的弹性和抓地力。冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪就是用于测量冰状雪面软硬程度的。

这两个仪器的设计充分考虑了不同于自然雪的人工造雪的特殊情况。2020年11月至2021年3月，南京天文光学技术研究所南极团队不畏严寒风雪，在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。

“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。”温海焜说，尤其是到了每年2月份和3月份左右，像北京延庆、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需要做相应的调整，而冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪就是用于检测这些注水方案到底合不合适。去年12月，团队对冰状雪赛道质量进行了集中测试，相关的实验数据已经分析，形成了最佳方案。

中国科学院南京天文光学技术研究所南极团队表示，未来，冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪还将用于南极昆仑站地区的冰雪地基承载力的测试和判断工作，为南极天文台的建设工作作出贡献。