航天科工的冬奧風采

鄧雨楠　任長勝

從2008年百年奧運夢圓，到2022年冬奧完美承辦，北京成為歷史上首座“雙奧之城”。北京冬奧會不僅是舉世矚目的體育盛會，也成為展示中國科技創新的窗口。

完美的冰雪之約，展現了我國自主創新的能力和底氣，也凝結著軍工人的奧運情懷。從碳排放趨近于零的國家速滑館“冰絲帶”，到流光溢彩驚艷世界的開閉幕;從跳臺滑雪專用科研訓練風洞，到奧運史上首次機器人水下傳遞火炬……放眼賽場內外，精彩冬奧背后軍工科技的細節隨處可見。

中國航天科工在冬奧項目中勇擔央企責任，展現國家隊的風采，組織二院、三院、航天建設、航天江南、航天信息、航天發展等多家單位完成冬奧技術保障工作，推動冬奧火炬接力、整體安防、氣象數據服務保障、場館建設信息化、數字人民幣系統、智能文件交換與跟蹤系統、公共衛生應急保障裝備、票證系統、應急通信保障等重點項目的實施，高標準嚴要求圓滿完成相關任務，為保障冬奧會順利召開貢獻航天力量。

航天技術讓冬奧火炬熊熊燃燒

奧運火炬是奧運會最具代表性的元素之一，扮演著“奧運使者”的重要角色，它點燃人們的激情，向人們傳遞和平與友誼。

這次北京冬奧會火炬的形狀特殊，一個多曲面的空間體，自下而上，旋轉上升，如絲帶飄舞，象征“冰火相約，激情飛揚，照亮冰雪，溫暖世界”。這張“名片”如何打造？完成火炬的外觀設計，僅僅標志著火炬制作的開始，成為一個燃燒熊熊火焰的火炬實物，經歷著中國航天人的真火淬煉。中國航天科工三院海鷹空天材料研究院承擔研制奧運手持火炬高壓儲氫氣瓶任務，突破了超薄壁氣瓶加熱收口成形、熱處理變形控制、大壁厚瓶口旋壓增厚及精加工、弱剛性薄壁殼體復材纏繞等關鍵技術，保障奧運氣瓶順利通過水壓、氣密、爆破、充氫點火等驗證試驗并交付，首次實現了旋壓技術在奧運產品上的直接應用。

為保證奧運圣火的純潔性，中國航天科工三院31所依托航天動力燃燒技術，憑借2008年奧運會珠峰火炬項目研制經驗，積極配合北京冬奧組委開展火炬技術研究攻關工作，從火炬燃燒基本原理出發，開展了原理樣機多方案設計、試制與試驗驗證工作，為確保惡劣天氣下火炬不會熄滅，他們給火炬上了“雙保險”。

火炬內部燃燒系統設置“雙火焰”方案：燃氣流出后，一部分進入燃燒器的主燃室，在火炬外形成擴散的比較飽滿的火焰;另一部分進入預燃室，在火炬內保持一個較小的但十分穩定的火焰。即一個火焰在外面“沖鋒”，一個火焰在里面“值班”。為降低著火點和溫度下降速率，研發團隊在原有“雙火焰”方案基礎上增加了燃燒催化設備，這樣火焰即使在極端條件下熄滅，也會在短時間內復燃。燃燒裝置內部管路隨形分布，通過調整燃料噴孔流量的參數配比來控制火苗狀態，最終呈現出一種片狀、靈動、穩定的火焰形態。

多機器人跨域協同的火炬傳遞，成為本屆北京冬奧會的一大看點。31所火炬研發團隊突破跨介質可靠燃燒組織、跨介質火焰視覺效果維持、特殊傳遞過程火炬系統集成等火炬關鍵技術，研制了氣態燃料水下火炬，服務于“科技冬奧”的多機器人跨域火炬傳遞，以保障多機器人在冰雪和水下跨域協同的火炬接力，展示我國機器人科技水平，為北京冬奧會提供高質量的科技與技術支撐。

選擇氣態燃料實現水下燃燒和傳火，其難度比固體燃料更大。水下燃燒的必要條件是可燃物、助燃劑（通常是氧氣）和達到著火點的溫度。研發團隊采用新型燃燒組織結構來克服水下隔絕氧氣的問題。燃料和氧氣預先在封閉的燃燒器內混合成均勻的混合氣，并形成一定濃度的可燃物混合體，同時給火焰加“防水罩”，采用氣動旋流火焰保護設計，保護火焰不受水冷卻影響，克服綠色能源在水下燃燒困難的技術難題，讓奧運圣火呈現水下燃燒勝景。水下火炬在各種傾斜角度和上升、下降、前進、后退、旋轉等多樣運動條件下均實現了穩定可靠燃燒。

針對水下特種火炬與機器人集成的難題，研發團隊開展了火炬與機器人的多輪次匹配設計與集成優化，最終實現水下特種火炬與兩型水下機器人的集成，順利保障多機器人跨域傳遞。

多技術融合下的“安全”守門員

冬奧作為國家重大活動項目，對整體安全防控需求極高，中國航天科工二院航天長峰科技全面承擔起張家口崇禮賽區社會面的安保總設計和集成任務。為充分響應冬奧整體安全防控需求，航天長峰以航天之“智”護航北京冬奧，彰顯航天科工作為國家隊的責任擔當。

為滿足冬奧整體安全防控需求，航天長峰安保項目團隊全面應用移動互聯網、物聯網、人工智能、5G等先進技術手段，以城區、鄉村和奧運核心區連線道路的日常治安防控、交通管理、任務保障、事件處置調度、多種類信息資源的整合共享為核心，打破部門警種壁壘，推進數據融合共享，加強高端集成應用，全方位構建冬奧會安全保障技術體系，全力打造融合、可視、智能、協同、移動的新型安保指揮模式。

項目團隊針對開放式、范圍廣、環境復雜、各方面條件極端嚴峻的實際情況融合多種物理手段，如紅外、激光、高壓脈沖、無線震動傳感器等來精確檢測入侵并發送警情，建立人力無法到達區域的安保防線，構建“遠可探、中可管、近可打”的縱深防護體系，實現對低空、地面和地下三大區域的防控覆蓋，讓這道屏障更加全面、堅固、安全。

航天長峰安保項目團隊基于物聯網、大數據和云計算等新技術，將傳感器、無人機等新技術產品融合運用到安保指揮中，實現對入侵目標的探測、定位、分類識別、軌跡跟蹤等功能，并可通過前端探測設備與聲光電聯動機制，對攀爬翻越、掘地入侵、低空拋物、圍欄破壞等行為發布警報信息，及時準確地報告入侵異常事件。創新性地構建了安保信息集成平臺，將前端視頻與二三維地圖自動銜接、無縫拼接融合為一張三維實景超級地圖，構筑全域“一張圖”的地圖底座，同時利用AR技術對治安防控要素資源進行立體挖掘、智能標注刻畫，使地理、預警、警力等各類隱性資源數據顯性化、顯性數據結構化，實現目標區域的數字化全景監測。

從地面到高空，氣象產品多維度“觀云測風”A4B4324B-629E-49AD-95F2-6E05D9290533

為給北京冬奧會提供良好的氣象數據服務保障，中國航天科工二院23所所屬航天新氣象公司為三大賽區提供氣象雷達、自動氣象站、雪溫雪狀觀測儀等多型氣象產品，獲取不同高度、不同范圍、不同類別的氣象要素信息，為冬奧氣象保障提供科學的數據支撐。

航天新氣象公司針對冬奧會特殊場地的氣象監測需要，組織技術攻關小組專為冬奧會雪務觀測研制出無線便攜式雪溫雪狀觀測儀，自動識別雪的狀態，實時將觀測結果傳輸到指揮部門，為賽事場地的短臨預報服務提供有力保障。在冬奧會三大賽區中，分布著航天新氣象近40套自動氣象觀測站設備。它們像自帶行李箱的“小燈桿”立在賽道的山頂和山腰處，風向、風速、溫度、濕度、雪深……每一個會影響身側運動員比賽狀態的氣象數據都在被實時采集、實時傳輸。

除了氣象設備的安裝維護，23所還參與了河北省氣象局和北京市氣象局冬奧氣象數據平臺的建設。他們開發的冬奧專用版自動氣象站組網平臺軟件，可以實現“秒級數據采樣、分鐘組包傳輸”，為冬奧“百米級、分鐘級”氣象預報的實現奠定了堅實的數據基礎。

航天新氣象在冬奧會賽區部署安裝了風廓線雷達和毫米波測云雷達，24小時監測風速風向，并對風場變化進行實時預報，24小時全天候開展云霧遙感探測，對發生降雪、降雨等天氣過程時的風、雪、雨、云等氣象目標進行定量刻畫，分析了解賽區天氣規律，對賽區天氣變化過程做精細化預報。此外，在海陀山賽區，還部署著航天新氣象小型化全自動高空氣象探測系統，能夠及時獲取高海拔的溫、濕、壓、風等信息。從地基到空基，從一小點到一大片，探測范圍、要素不同的氣象設備組成了嚴密的氣象探測網，為冬奧氣象觀測提供“稠密”的數據服務。

以科技之“眼”打造冬奧名片

基于2022冬奧會延慶賽區智慧建造需求，航天建設、北京北控建設發展有限公司組成聯合體承接了冬奧會智慧建造云平臺服務項目，采用互聯網+物聯網相結合研發的一套科技含量極高的工地智能化管理系統，重點為國家高山滑雪中心、國家雪車雪橇中心及延慶賽區A部分場館配套基礎設施建設提供云服務、智慧建造云平臺、系統集成、數據處理等服務。

中國航天科工航天信息所屬捷文公司作為多家銀行的支付解決方案提供商，參與冬奧會支持保障單位支付終端數字人民幣支付改造項目，配合中國工商銀行、中國建設銀行，響應國家推行數字人民幣的號召，順利完成冬奧會支持保障單位共計300余臺自助終端、近200臺支付機具的銀行卡支付、二維碼移動支付和數字人民幣支付的全渠道支付功能升級工作，通過App或硬件錢包卡在閉環區域內各個消費場景便捷使用數字人民幣。

航天江南蘇州江南為北京冬奧會提供了公共衛生服務保障項目，為張家口市第二醫院國家緊急醫學救援隊配套移動醫院裝備，包含手術車、生活車、物資運輸車、凈水儲水車、發電儲油車、宿營車、通信指揮車、負壓救護車、救護車、CT檢查車、供電保障車等一系列車輛;為河北省疾病預防控制中心國家突發急性傳染病防控隊提供移動微生物檢測車、防疫消殺車、理化檢測車等應急保障車輛。

航天建設所屬航天設計院市政院承建了河北承德國家雪上項目訓練基地圓盤滑雪滑冰機氣膜訓練館項目，為運動員提供專業、豐富、舒適的訓練體驗，為國家隊備戰2022年冬奧會提供了穩固保障。

為助力本屆冬奧會文件管理服務，確保機要文件傳遞安全，中國航天科工航天發展所屬航天開元科技有限公司承擔了冬奧組委智能文件交換與跟蹤系統建設項目。該系統采用二維碼和智能交換箱等基礎產品，運用物聯網技術實現北京冬奧組委機要文件的信息化和智能化管理，保障了機要文件交換體系有效運行，將原來的“人—人”交接模式轉換為“人—機”交接模式，形成了“無人值守”交換中心，避免機要人員在交換過程中面對面地交接工作，且全程監控記錄人員行為，為切實做好疫情防控期人員流動范圍提供服務保障。

中國航天科工二院706所愛威公司冬奧項目組完成車證、人證樣式設計、標識設計、數據采集、數據標準化處理、證件制作、人芯關聯、證件校驗以及分包等大量工作，圓滿完成冬奧會票證系統保障項目，為其提供電子票據的防偽、制作及驗查技術。

中國航天科工二院空間工程公司低軌寬帶互聯網系統將為冬奧會整體應急通信保障工作發揮積極作用。空間工程公司利用低軌寬帶衛星互聯網，與高軌衛星、地面5G相融合，構建具備衛星、光纖鏈路互備、融合泛接入的應急獨立核心網及精準業務平臺的應急通信系統，能夠為緊急、嚴苛、復雜條件下網絡的聯通和高質量服務提供良好的補充增強。

（作者單位：中國航天科工集團有限公司）A4B4324B-629E-49AD-95F2-6E05D9290533