冰上技术员是冬奥会的秘密明星

这是冰上的科学。
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骨骼在运动。Groman123,来自Flickr
Pyeongchang
韩国平昌是2018年冬奥会的举办地。虽然这里显然冰雪充足,但运动员们将在上面比赛的冰是现场制作并精心维护的。维基媒体共用

今年为期两周的冬季奥运会,其重点始终放在运动员本身。毕竟,这项国际比赛的宗旨是汇聚世界上最优秀的运动员,在一场扣人心弦的比赛中争夺15个不同的冬季项目的桂冠。

但在冰壶、滑雪和滑冰运动员抵达韩国平昌之前,冰上技术人员的世界里的奥运健儿们已经进行了一场为期数周的竞争。世界冰壶联合会的Mark Callan和国际雪车联合会/国际滑行联合会的Markus Aschauer都表示,他们希望创造出有史以来最好的冬奥会冰面。

将现有赛道和场馆光秃秃的混凝土丛林变成冰雪覆盖的仙境是一项艰巨的任务。这需要对维持冰雪纯净的物理和化学原理有深刻的理解。

冰壶

Callan制作和维护冰面已有25年多的历史。平昌赛事将是他第二次以世界冰壶联合会官方冰面技术员的身份参加奥运会。他在比赛开始前两周就抵达场馆,开始准备冰面。

Curling court
冰壶是我最喜欢的运动,我喜欢在冰面上推石头。维基媒体共用

“一开始,我们基本上就是混凝土地板,”他说。“我们首先将混凝土冷却到大约零下5摄氏度,然后开始喷水来堆积冰。”

但使用的不是普通的水——毕竟这是奥运会。Callan说,冰壶比赛的冰面必须完全平整,否则石壶就无法正确滑行。“普通的自来水或城市供水中含有氟化物、氯气和其他化学物质,”他说。“在冷冻过程中……这些化学物质会聚集,造成水面出现小凹陷,产生小涟漪。为了抵消这种影响,我们使用经过处理的水。”Callan的团队通过反渗透去离子系统处理自来水。这两种工艺都能去除水中悬浮的离子和分子。这确保了只有最纯净的H2O才能喷洒到混凝土场地上。

在冰面铺好之后,技术人员会像《爱丽丝梦游仙境》中的场景一样,literally 地给冰面“上漆”,使其呈现电视上看到的闪亮效果。然后,他们会铺设比赛专用的标记,比如那些巨大的靶心。当一切都完成后,Callan的团队会在坚硬的冰面上喷洒微小的水滴;这样,花岗岩石壶在滑行时就有了润滑作用。

但这些准备工作是最简单的部分。维持稳定的低温才是真正的挑战。“可能会出现很多不同的问题,”Callan说。首要问题是什么?体温。“每场比赛,场馆里最多会有3200人出现,然后他们全部离开,几个小时后我们又得重新开始,”他说。“场馆在环境方面会经历巨大的波动。”当场馆空无一人,只有冰和维护人员时,空气会停止流动。但一旦人群返回——打开门,带来体温——整个设施就开始升温。

地板下的冷却系统可以防止冰完全融化,但这种急剧升温会产生更隐蔽的影响。“在任何冰壶比赛中,我们最大的敌人是霜,”Callan说。霜是在空气中的水蒸气在表面凝结成冰时形成的。但这些小小的冰晶与Callan精心制作的纯净冰面完全不同。它们只是扰乱比赛场地完美光滑表面的另一种方式。“如果冰面上结霜,”Callan说,“石壶就滑不好。它们会很快停下来,而且弯曲得非常不均匀。”幸运的是,场馆里的除湿机通常足够强大,可以维持场馆的平衡。

最终,Callan说,他有一个总体的目标:让冰面如此光滑,“让最强的队伍获胜,因为他们是最强的队伍,而不是因为他们最适应比赛条件。”

滑冰和曲棍球

滑冰和曲棍球等其他室内运动需要类似的设置。但Callan说有一个关键的区别。“因为花样滑冰运动员或曲棍球运动员有动力,”Callan说,“他们不会注意到这些微小的表面差异。”虽然冰面维护团队仍然会小心翼翼地为这些比赛创造平整的冰面,但Callan说,冰面的重要性不如冰壶运动,因为在冰壶运动中,即使是微小的凹陷也会完全破坏表面。

尽管如此,为滑冰项目(如滑冰和曲棍球)维护冰面仍然需要大量的时间和精力。每当运动员刮伤表面时,技术人员就必须尽力当场修补。

雪车和钢架雪车

对于雪车、雪橇和钢架雪车等在有顶棚的露天场地进行的运动,情况则略有不同。冰雪仍然是人造的(即使地面已经有雪和冰),但维护策略不同。

国际雪车联合会/国际滑行联合会的Markus Aschauer是平昌这三项运动的冰面技术团队的负责人。与Callan类似,Aschauer的团队也从蜿蜒的混凝土赛道开始,然后对其进行冷却并铺设光滑的冰面。但与只有一个集中式制冷系统的冰壶场馆不同,这条看起来像没有汽车的过山车的赛道是分段设置的。“赛道分很多段,”他说。“有些地方阳光充足,有些地方阴影较多。”

Aschauer和他的团队必须努力使整个赛道的温度保持一致。一个好的温度大约在零下3到零下2摄氏度之间——这是一个相当狭窄的范围。如果冰面太热,它就会结霜甚至融化。但如果太冷,Aschauer说,“冰就会变得非常坚硬,像玻璃一样,而且会开裂。”

与滑冰项目一样,Aschauer精心制作的冰面也必须承受巨大的磨损。在这种情况下,三项不同的运动——雪橇、雪车和钢架雪车——使用同一条赛道,并以不同的方式对其产生影响。例如,四人雪车重约635公斤(近1400磅)。考虑到它还有复杂的制动系统,雪橇很容易将冰块从冰面上刨掉。

“在比赛期间,对冰面维护团队来说是非常具有挑战性的,赛程安排非常紧张,”Aschauer说。“在这三个周末里,所有项目都在赛道上进行很多很多次。”为了保持冰面的光滑,冰面技术人员必须对长约1900米(6200英尺)的赛道进行喷水,每天最多五次。每次“喷淋”需要约1100加仑的水。

看点

Callan、Aschauer和他们的同事们依靠经过时间考验的配方来保持奥运冰面的纯净。但他们的工艺并非一成不变。

Callan说,今年他们不会像过去那样在冰面上涂刷冰壶标记。取而代之的是,他的团队将在冰面上铺设一层薄膜,上面已经印有彩色的靶心。这个过程类似于T恤的丝网印刷,有望为联合会节省资金,并为Callan节省时间。

而且冰壶冰面维护团队还必须为一项全新的比赛做准备。今年,除了男子冰壶和女子冰壶外,奥运会还将包括混合双人冰壶。由于混合双人组合的移动幅度较小,喷洒在冰面上的水滴将从稍小一点的喷嘴中喷出。“男子和女子比赛的水滴尺寸会略大一些,以便更好地应对扫冰和滑行,”Callan说。

近年来,冰面技术人员也越来越依赖智能技术来远程监控他们的冰面设施。虽然Callan在奥运会大部分时间里仍然每天工作14个小时,但如果他在比赛间隙出去吃午饭,他现在可以通过手机监控冰面的温度。

但对于在家观看的观众来说,也许最相关的变化是美学上的。“在电视上必须看起来很棒,”Callan说,“要考虑到很多电视转播商会以高清格式拍摄。”

注意:本文之前错误地陈述了雪车赛道的长度。其长度约为1900米或6233英尺。

 

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撰稿人

埃莉诺·卡明斯是一位自由科学记者,撰写关于死亡、灾难和保龄球的文章。在 2017 年至 2019 年期间,她在《大众科学》杂志工作,从实习生一路晋升为助理编辑。她是纽约大学科学、健康和环境报道项目的兼职教授。


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