索契冬奧會的開幕式正在進行,而本屆奧運會不僅僅是頂級運動員的競技場,還是新技術(shù)與新材料的試驗臺。這些新技術(shù)與新材料提升了奧運場所的性能,同時也為運動員提供了更好的運動裝備。研發(fā)人員希望這些先進設備可以幫助奧運會選手達到一生中最好的水平。
與大多數(shù)舉辦奧運會的城市不同,本屆索契冬奧會的所有基礎設施都是新建的——目前花費已經(jīng)超過310億英鎊。這屆奧運會比歷屆奧運會——無論是夏季還是冬季奧運會——開銷都大,同時還將索契從黑海邊的一個亞熱帶消夏度假勝地搖身一變,成了一個世界級的冬季體育運動場地。
光觸 —— 墻壁變身投影屏
索契奧林匹克體育場融合了高科技材料和現(xiàn)代設計,可供40,000人在此舒適地觀看比賽
可容納4萬人的索契奧林匹克體育場(The FishtOlympic Stadium)是索契冬奧會的主體育場。它設計獨特,材料新穎,可以在開閉幕式和比賽中進行生動的燈光表演。體育場頂是由兩個半殼結(jié)構(gòu)組成,建造時使用了約36,000 m2的泰克斯?。═exlon)。泰克斯隆是一種透明膜材。
該技術(shù)的提供商維克多-福伊特克公司(VectorFoiltec)稱這種材料會形成一個氣候信封(climaticenvelope)。泰克斯隆氣墊由多層乙烯-四氟乙烯改性共聚物(ETFE)組成,層間充入低壓空氣以隔熱并保護其免于風的損害。
泰克斯隆膜的表面可以捕獲投影光線,將其用于展示圖像、色彩或者播放視頻。經(jīng)過加工后,每層膜都可以透射、反射或者散射圖片,從而使體育場的頂部可以“兼職”視頻顯示器。
體育場使用了兩層和三層氣墊的結(jié)合,前者透光性較好,而后者略差。透光性較好的氣墊材料允許自然光進入體育場,而透光性較差的則可以散射直射的太陽光,從而避免光線過于刺眼。而到了晚上,LED光則可以呈現(xiàn)一場無與倫比的視覺盛宴。
很多其他重要場館的設計也會令觀眾和運動員嘆為觀止,如大冰宮(Bolshoy Ice Dome),各個國家的冰球隊將在這里展開角逐。它的外形像冰凍的水滴,其特色的鋁制屋頂上散布了38,000個LED,在夜晚,屋頂將被五彩繽紛的色彩點亮。
陶氏化學助力冬奧會
作為奧運會全球合作伙伴之一,陶氏化學公司(Dow Chemical Company)為一些基礎設施提供了技術(shù)支持,這之中就包括了大冰宮。“陶氏是化工領(lǐng)域的全球領(lǐng)軍企業(yè),同時也是著名的創(chuàng)新企業(yè),它為我們提供了改建場館及城市基礎設施的可持續(xù)解決方案,”國際奧委會(International Olympic Committee, IOC)主席托馬斯·巴赫(Thomas Bach)說道,“作為奧運會官方化學公司,陶氏將繼續(xù)支持國際奧委會的可持續(xù)長期戰(zhàn)略,并發(fā)揮重要作用。”
作為速度滑冰和冰球的比賽場館,大冰宮的外形酷似一滴冰凍的水滴
陶氏的熱傳導液將有助維持大冰宮內(nèi)冰面的溫度恒定,同時將用于空調(diào)系統(tǒng),以提供可靠穩(wěn)定的溫度控制。在大冰宮,陶氏的其他產(chǎn)品也隨處可見,這其中包括用在地面的增強混凝土拌合物、可長時間保持金屬結(jié)構(gòu)組分不受腐蝕的工業(yè)涂料,以及保護電纜的絕緣材料和半導體材料。
陶氏的另一項貢獻是抵消了奧運會的全部碳足跡——在歷屆奧運會中這尚屬首次。陶氏通過在俄羅斯、巴西以及韓國推出新的節(jié)能低碳技術(shù)實現(xiàn)了這一目標,巴西和韓國將分別主辦下兩屆奧運會。垃圾填埋氣項目也可以抵消碳足跡,這一項目也為美國喬治亞州陶氏總部的運營提供了部分能源。
陶氏公司宣稱,該項目已經(jīng)抵消了520,000噸二氧化碳當量(CO2equivalent)。陶氏的這一說法已經(jīng)得到了可持續(xù)咨詢公司環(huán)境資源管理(EnvironmentalResources Management, ERM)的獨立核實,該公司證實,最終抵消的碳足跡遠遠大于索契奧運會預計產(chǎn)生的碳足跡——360,000噸二氧化碳當量。
“我們非常興奮能有這個機會與2014索契冬奧會、陶氏的顧客以及奧林匹克合作伙伴合作,共同為首屆符合可持續(xù)理念的冬奧會做出貢獻,”陶氏奧運業(yè)務副總裁喬治·漢密爾頓(GeorgeHamilton)說道,“作為奧運會官方的化學公司,我們的承諾是確保更高水平以及更綠色的奧運會。”
雪荒的解決之道
雖然已經(jīng)抵消了奧運會的碳足跡,但是在這里舉辦冬奧會仍有技術(shù)上的困難,這里屬亞熱帶地區(qū),冬季溫度介于0~6 C。如果考慮暖冬的可能性,這個問題就會尤其嚴重,反季節(jié)的暖冬是造成2010年溫哥華冬奧會雪荒的罪魁禍首。
通常情況下,距索契25英里的西高加索山脈會有大量積雪,位于這里的羅薩庫特高山滑雪場(RosaKhutor Alpine Resort)將舉辦高山滑雪的比賽。但是近幾年冬季的溫度愈發(fā)不穩(wěn)定,這使得滑雪場所需的一百萬立方米的積雪無法得到保證。
在氣溫較高的時候雪生成公司(SnowGen)仍可造出雪來,圖中的雪是在20°C下制造的
恩特·米庫·馬樂迪凱寧(Enter Mikko Martikainen)是一位人工造雪領(lǐng)域的專家,同時也是芬蘭供雪保證(SnowSecure)公司的CEO,他受雇于冬奧會,設計一個應急方案以確保索契能有足夠的雪。該方案使用了馬樂迪凱寧(Martikainen)12年前研發(fā)的一項技術(shù),這是歐洲迄今最大規(guī)模的造雪工程,動用了500把雪槍以及數(shù)百位工作人員。
存雪系統(tǒng)包括把上一年710,000立方米的人造雪和自然降雪存儲起來。將這些雪分成14份,通過高科技隔熱毯來防止其融化,這些隔熱毯由熱泡沫、高反射能力的鋁平板以及一層可降低濕度的透氣性土工織物構(gòu)成。一年之后可剩余450,000立方米的雪,這就是馬樂迪凱寧所說的安全措施,一旦需要,這些雪可隨時運往賽場。
除了供雪保證,另一家芬蘭公司All-Weather SnowTek也參與了這項工作,該公司的三個移動造雪系統(tǒng)將為跳臺滑雪和北歐兩項供雪,這兩項賽事的場地所處緯度最低,自然降雪非常稀少。
“我們的造雪系統(tǒng)(The SnowGen system)可以在0°C以上造雪,我們甚至在20°C的條件下造過雪,”SnowTek 的CEO漢努·佩森恩(HannuPesonen)說道,“在索契,這些造雪系統(tǒng)正在運行,在0 ~ 20°C的室溫下造雪。昨天的溫度是3°C,我們在24小時內(nèi)造了大約750立方米的新雪。”
SnowTek公司與加拿大公司IceGen合作,在一個封閉的過程生產(chǎn)雪,使用的設備有冷藏、和由IceGen提供的冰漿機以及雪分離組件。“造雪的原料真的只有水和鹽構(gòu)成的鹵水,然后將其冷卻到一定的溫度,”佩森恩說道,“這一過程在鹵水中產(chǎn)生有冰或雪的二元晶體,這些晶體經(jīng)系統(tǒng)分離后由泵輸出,雪就產(chǎn)生了。”
秘密武器
在冰雪的世界里,哪怕一毫秒都會決定比賽的勝負。在這里,還有能提高成績的設備和運動服——運動員和贊助商們往往對這些裝備的細節(jié)嚴格保密——這些會幫助運動員站上索契的領(lǐng)獎臺。
裝備有這些秘密武器的就有英國有舵雪橇隊,英國一家業(yè)務范圍很廣的科技公司3M向他們提供了一系列從粗糙到極精細的微磨料,這可以降低雪橇的摩擦力,從而讓他們滑得更快。
這些服裝的空氣動力學性能得到了改善,可以幫助縮短速滑運動員的比賽用時
磨料是一種類似砂紙的物質(zhì),由氧化鋁和樹脂構(gòu)成,很多磨料都含這些組分。“區(qū)別在于我們在制作磨料的時候使用了先進的噴涂技術(shù),”3M公司磨料部門的技術(shù)服務工程師尼格爾·威爾庫克(Nigel Willcock)說道。他不愿意透漏更多內(nèi)容,只說道比起其他手動打磨碳鋼雪橇的磨料,他們的磨料能讓運動員更快速有效地擁有非常平滑的表面,并除去在賽道上滑行時造成的表面不平整。
“使用我們這種磨料,冰面逐漸平坦,我們希望,使用我們提供的這些設備,可以為選手們節(jié)省零點幾秒,”威爾庫克補充道,“但是最關(guān)鍵的還是運動員們的實力。”
與此同時,美國無舵雪橇代表隊希望能在陶氏科學家們的幫助下摘得金牌,他們合作為索契冬奧會量身制作了新型雪橇。根據(jù)陶氏官方的說法,新型雪橇速度更快,可批量制作并且運行更穩(wěn)定,極具創(chuàng)新,能幫助運動員發(fā)揮出最佳水平。
新型雪橇在設計時測試了20種不同的材料,并且在實驗室和實際賽道中進行了大量的測試。陶氏報道稱,在2012-2013賽季,兩位裝備了這種新技術(shù)的美國無舵雪橇運動員的成績有所提高。
美國速度滑冰代表隊也獲得了幫助,服裝制造商Under Armour和國防承包商洛克希德-馬?。↙ockheedMartin)專門為他們設計了比賽服。風洞試驗表明,向比賽服的特定位置加入凸起的聚氨酯凹痕可以降低摩擦力、減少風的阻力,這是迄今制作的最快的流線型速度滑冰比賽服。
金牌、銀牌、銅牌還有…隕石
索契冬奧會將制作一批特殊的金牌,是由一小片車里雅賓斯克(Chelyabinsk)隕石組成
不過即使有了上述提到的裝備,要想獲得獎牌,最關(guān)鍵的還是運動員自身的實力與決心。由于半管式滑雪以及女子跳臺滑雪等新項目的加入,2014年索契冬奧會的獎牌總數(shù)達到了創(chuàng)紀錄的1300多枚。
制作獎牌使用了大約2噸銀,700kg銅以及6kg金。每枚金牌含有525g銀,外層包裹有6g金。其厚度為10mm,半徑100mm,是歷屆奧運會最大的金牌之一。
不過在賽程過半的2月15日,奪冠的運動員獲得的并不僅僅是這種大金牌。去年的2月15日,一顆時速為60倍音速的隕石照亮了車里雅賓斯克,為了紀念這一事件一周年,當天的10位冠軍運動員除了會獲得常規(guī)的金牌外,還將獲得一枚額外的獎牌,上面點綴有隕石的小碎片。
最大的一塊兒隕石是從切巴爾庫爾湖湖底打撈上來的,重達600kg,直徑1.5m,大多數(shù)其他的隕石小碎片是從其附近回收的。
烏拉爾聯(lián)邦大學(Ural Federal University)的維克多·格魯克霍夫斯基(ViktorGrokhovsky)領(lǐng)導的團隊測定:該隕石的性質(zhì)與普通的球狀隕石完全相同——球狀隕石是最常見的一類隕石。進一步的分析表明,隕石碎片含有大約10%的鐵隕石,其中包含隕硫鐵和錐紋石——兩種都是鎳鐵合金物質(zhì)——以及橄欖石和輝石。
這些特殊的隕石獎牌是由茲拉托烏斯特鎮(zhèn)專業(yè)工匠使用金和銀制成的。獎牌表面涂有鎳保護層,而中心則鑲嵌了隕石的碎片。
這些隕石獎牌一共有50枚,其中的40枚被私人收藏。另外10枚將會頒給獲得以下項目金牌的運動員,這些項目包括越野滑雪女子接力、男子K-125跳臺滑雪、女子超級大回轉(zhuǎn)以及男子俯式冰橇等。