“冰雪場，我鐘愛的實(shí)驗(yàn)室”
發(fā)布日期： 2021-12-14 供稿：光明日報
編輯：吳楠 審核：劉曉俏 閱讀次數(shù)：原文標(biāo)題：“冰雪場，我鐘愛的實(shí)驗(yàn)室”
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寒冬至，冰雪來。中國大地的冰雪場，匯集了越來越多的冰雪運(yùn)動愛好者。皚皚白雪記錄著人們休閑愜意的時光。這番美好，與一群工作在冰雪運(yùn)動背后的人有關(guān)，他們是冰雪運(yùn)動的科技工作者。
不太為人所知的他們，此時處于另一種狀態(tài)：
12月9日凌晨1點(diǎn)，在北京體育大學(xué)的一個辦公室，80后青年、北京體育大學(xué)運(yùn)動生理學(xué)副教授吳迎還在埋頭工作。作為自由式滑雪雪上技巧國家隊(duì)科研團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人，吳迎正帶領(lǐng)科研人員分析數(shù)據(jù)，他們要在2個小時內(nèi)完成運(yùn)動員世界杯比賽戰(zhàn)況分析和訓(xùn)練負(fù)荷等方面的專業(yè)報告，提供給正在北歐參賽的國家隊(duì)教練組。
幾乎同樣的時間，80后青年、齊齊哈爾黑龍國際冰雪裝備有限公司技術(shù)質(zhì)量部主管鄭小杰終于完成新材料的對比分析，他與團(tuán)隊(duì)最近設(shè)計(jì)的兩款冰刀，一款即將走進(jìn)普通大眾，一款將進(jìn)入新一輪嚴(yán)苛的試用驗(yàn)證，最終提供給專業(yè)競技隊(duì)伍。
真的如此緊迫嗎？“時不我待！”吳迎回答。
冰刀一毫米的設(shè)計(jì)差異關(guān)乎普通愛好者在冰上的安全和健康；體能分析報告一丁點(diǎn)的誤差可能影響專業(yè)運(yùn)動團(tuán)隊(duì)的參賽策略。很多冰雪運(yùn)動科技工作者常年在實(shí)驗(yàn)室、在車間，“但可以說，我們從來都在冰雪上”，他們告訴記者：“甚至，我們似乎已經(jīng)成了冰雪的一部分。”
一切努力，只為了“三億人上冰雪”，一個美好的愿望，一聲豪邁的號召。
在看不見的競技場拼搏
吳迎的緊迫感，來自備戰(zhàn)北京冬奧。
“大賽準(zhǔn)備工作四年一個周期，如今是第四年，我們在沖刺。”吳迎帶領(lǐng)的復(fù)合型科研醫(yī)療團(tuán)隊(duì)，深耕運(yùn)動人體科學(xué)、運(yùn)動訓(xùn)練學(xué)、運(yùn)動營養(yǎng)學(xué)、運(yùn)動醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，成員來自北京體育大學(xué)。雪車和自由式滑雪雪上技巧兩支國家隊(duì)的訓(xùn)練負(fù)荷、營養(yǎng)補(bǔ)充和競賽情報等方面的科研工作，都由他們負(fù)責(zé)。
“當(dāng)前很多運(yùn)動員在國外參賽，他們每取得一些積分，都能為北京冬奧爭取更多的參賽資格。”運(yùn)動員在拼，服務(wù)運(yùn)動員的科研工作者也在拼。這些天，運(yùn)動員身體和競技狀態(tài)的數(shù)據(jù)幾乎每天都會從北歐傳回國內(nèi)，吳迎要第一時間完成完整的分析報告，為教練改進(jìn)訓(xùn)練和參賽方案提供參考。
“疫情原因，我們無法跟隨國家隊(duì)參賽。兩地有時差，我們就從晚上9點(diǎn)開始工作，一直忙到凌晨3點(diǎn)。”在家時，吳迎常常要把未滿一歲的孩子哄睡，再回案頭繼續(xù)工作。當(dāng)然，這只是他一部分工作，白天他還有學(xué)校日常的教學(xué)科研任務(wù)。
“累，但值得。”他告訴記者，相比那些更艱難的時刻，眼下的困難不算什么。
2020年初，新冠肺炎疫情暴發(fā)，跟隨雪車國家隊(duì)遠(yuǎn)征的吳迎，隔離在歐洲。
不能外出，訓(xùn)練受限，隊(duì)伍只被允許在室內(nèi)訓(xùn)練。“這意味著我們很多戶外監(jiān)測設(shè)備無法使用，運(yùn)動員體能的評估和恢復(fù)工作無法進(jìn)行。”吳迎回憶，大家想方設(shè)法，艱難地在國外搜集可以買到的設(shè)備。
終于允許戶外訓(xùn)練了，可科研團(tuán)隊(duì)不能進(jìn)場。“沒有機(jī)會，我們就自己創(chuàng)造機(jī)會。”吳迎帶著團(tuán)隊(duì)攀登附近的高山，進(jìn)行遠(yuǎn)程拍攝，再做數(shù)據(jù)分析。
德國、瑞士的雪場大多地處偏遠(yuǎn)，他們所登的山都是野山，沒有人，沒有路。吳迎與團(tuán)隊(duì)成員提前出發(fā)，蹚著積雪一點(diǎn)一點(diǎn)往山上摸索，只為找到一個視野好的高地，能更多地拍攝到運(yùn)動員的狀況。
“危險，但非常時期，要敢拼。”科研團(tuán)隊(duì)的拼勁絲毫不遜于賽場上的運(yùn)動員。
吳迎還客串過廚師。“隔離在酒店，飯菜無法滿足需求。”為了運(yùn)動員達(dá)到營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，科研團(tuán)變身“采購團(tuán)”，每個星期“全副武裝”地去大采購一次，回酒店給運(yùn)動員們做飯。
“體育愛好者關(guān)注比賽成績，而我們這些為成績服務(wù)的科研人員，反而更關(guān)心運(yùn)動員的健康。”吳迎說，“成績是冰雪運(yùn)動發(fā)展的重要元素，但是，人，才是冰雪運(yùn)動的根。”
團(tuán)隊(duì)成員告訴他，得知科研團(tuán)隊(duì)為了采集數(shù)據(jù)去冒險爬野山，一名運(yùn)動員在酒店走廊里悄悄抹眼淚了。
在冰天雪地里造“千里眼”
零下35攝氏度的崇禮雪場，滴水成冰，80后青年、北京理工大學(xué)光電學(xué)院副教授張海洋穿著厚羽絨服，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)測量雪場數(shù)據(jù)。
溫度過低，無人機(jī)無法使用，團(tuán)隊(duì)成員只好抱著激光雷達(dá)一段一段測量。男生搬設(shè)備，女生記錄，掃描完一個點(diǎn)，再前進(jìn)到下一個點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)在雪場通常一待就是一整天，眉眼結(jié)霜，“眨一下眼睛，睫毛可能都會凍住”。
這個由5名老師、10名學(xué)生組成的團(tuán)隊(duì)，要給冰雪運(yùn)動的教練員造一雙精巧的“千里眼”。
“越野滑雪等項(xiàng)目的場地冰雪覆蓋，在幾十公里高低起伏的賽道上，若不借助設(shè)備，教練員都不知道運(yùn)動員在哪里。”張海洋解釋，對于諸如高山滑雪運(yùn)動員過旗門時雪板和旗門的相對位置、雪車雪橇入彎道的角度等技術(shù)要點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用無人機(jī)、激光雷達(dá)掃描雪場，然后從雪場的三維數(shù)據(jù)里提取賽道參數(shù)，在重建的三維地形上實(shí)時顯示運(yùn)動員的信息，提供給教練作為參考。
“無論何時，只要運(yùn)動隊(duì)需要，我們就研發(fā)。”張海洋介紹，每個項(xiàng)目都有自己的技術(shù)特點(diǎn)，要圍繞教練員、運(yùn)動員的實(shí)際“量身定制”，先為其提供基礎(chǔ)版本，演示后還要根據(jù)教練的要求修改。“運(yùn)動員練習(xí)機(jī)會有限，有時候趕得很緊，‘明天就要’，我們只能連夜開發(fā)、連夜修改。”他說。
定位精度，一度成為團(tuán)隊(duì)前進(jìn)的“攔路虎”。“雪上運(yùn)動速度快，有的運(yùn)動員時速可達(dá)140公里，可能一幀就到幾米外了，很難實(shí)現(xiàn)定位。”張海洋說，反復(fù)試驗(yàn)后，團(tuán)隊(duì)借助高精度的影像技術(shù)、高幀頻發(fā)射機(jī)，運(yùn)用北斗定位系統(tǒng)配合固定基站提高定位準(zhǔn)確率。
按傳統(tǒng)方法，要架設(shè)發(fā)射基站，靠運(yùn)動員身上的發(fā)射器接收信號，但雪場有樹木、山峰的遮擋，運(yùn)動員可能身處各種復(fù)雜地形，發(fā)射的信息無法收到。如今，運(yùn)動員的位置信息可以通過帶有5G模塊的傳感器實(shí)時傳到云服務(wù)器上，PC機(jī)可以直接獲取數(shù)據(jù)。
“通信效率大大提高了，速度、加速度、滑行距離、所在點(diǎn)坡度等數(shù)據(jù)，都可以迅速計(jì)算出來。‘千里眼’大功告成！”張海洋透露，采集的三維數(shù)據(jù)后續(xù)將助力模擬裝備的研發(fā)。
“精度在厘米級，仿真性也好，未來運(yùn)動員在室內(nèi)、非雪季也可以‘全效’訓(xùn)練了。”張海洋說，冰雪運(yùn)動每增加一點(diǎn)科技元素，科研工作者就多一份榮耀。
在小小冰刀上實(shí)現(xiàn)大夢想
一百多道制造工序、暗含很多科技元素、承載持續(xù)多年的國際競爭……如果沒有走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，沒有接觸研發(fā)者，人們大概想不到一片小冰刀也有一片“大天地”。對于鄭小杰來說，它還承載著三代冰刀人的夢——“讓咱們國家的運(yùn)動員，用上本土研發(fā)制造的冰刀”。
鄭小杰所供職的齊齊哈爾黑龍國際冰雪裝備有限公司已有70年歷史，公司有一句口號——“三代工匠一雙冰鞋”，很多人一家三代都在這里工作，工匠精神，早早地扎下了根。
“大家都憋著一股勁，一定要造出領(lǐng)先世界的冰刀，國產(chǎn)冰刀要為提高我國速滑成績作貢獻(xiàn)。”鄭小杰坦言，“咱們國家雖然速滑成績很好，但相當(dāng)長的時期內(nèi)，很多運(yùn)動員穿的是進(jìn)口品牌。”
“人穿冰鞋在冰面滑行，涵蓋的技術(shù)看似簡單，實(shí)則大有學(xué)問。”鄭小杰解釋，設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、制作精度、材料性能等方面，絲毫的差異，對使用者的安全、滑行速度的影響都很大。
“更何況，賽級冰刀對材料要求極高。”他介紹，發(fā)力時，冰刀要產(chǎn)生形變；抬腿時，形變部分要迅速回彈、恢復(fù)原樣。傳統(tǒng)的鋁合金材料，無法做到這一點(diǎn)。
兩年多前，公司加大力度研發(fā)高端冰刀，鄭小杰與科研團(tuán)隊(duì)一起，向著關(guān)鍵難題進(jìn)發(fā)。公司在2020年承接的“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”項(xiàng)目，其中一項(xiàng)就是冰刀設(shè)計(jì)。北京科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等七家高校和科研單位，與他們組成了科研聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，科研力量得到空前加強(qiáng)。
在大量的調(diào)研和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)找到了突破口。他們向航空航天領(lǐng)域“取經(jīng)”，在制造材料方面獲得突破；與市場團(tuán)隊(duì)協(xié)作，獲取冰鞋式樣的創(chuàng)新；團(tuán)隊(duì)改變了冰刀原來的結(jié)構(gòu)，減少了風(fēng)阻、提高了滑行速度……如今，新研發(fā)的冰刀已成型落地，在各個運(yùn)動隊(duì)試用。
“幾乎每個環(huán)節(jié)都是從0到1的突破，漫長，燒腦。”鄭小杰已數(shù)不清團(tuán)隊(duì)成員熬了多少夜、做了多少回實(shí)驗(yàn)，但他清楚地記得運(yùn)動員和普通冰雪愛好者提出的每一條反饋建議。
他說，是因?yàn)檎曔@些建議和挑戰(zhàn)困難的勇氣，讓他和團(tuán)隊(duì)成員在小小冰刀上，實(shí)現(xiàn)了建功冰雪運(yùn)動的夢想。
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