2022年2月4日晚，第24屆冬季奧運會開幕式在北京舉行，中華人民共和國主席習近平宣布開幕。這是自2008年夏季奧運會以來北京舉辦的又一場奧運盛會。
這場盛會，同時也是中國科技發(fā)展的縮影。一系列新技術、新應用，讓“科技”成為北京冬奧會的一大底色，“科技冬奧”從愿景走進現(xiàn)實。
中國航天科工作為我國航天強國建設的主力軍，始終踐行以人民為中心的發(fā)展思想，在冬奧項目中勇?lián)肫筘熑?，展現(xiàn)國家隊的風采。集團公司組織二院、三院、航天建設、航天江南、航天信息、航天發(fā)展等多家單位提前籌備并策劃有關工作，協(xié)調溝通科技部、北京冬奧組委等部門，不懼惡劣環(huán)境，克服艱難險重，加班加點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(shù)據(jù)服務保障、場館建設信息化、數(shù)字人民幣系統(tǒng)、智能文件交換與跟蹤系統(tǒng)、公共衛(wèi)生應急保障裝備、票證系統(tǒng)、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。
火炬接力，航天技術讓它熊熊燃燒
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。2020年9月底，奧組委確定了“飛揚”外形為火炬外形的最終方案，顏色為銀色與紅色，象征“冰火相約，激情飛揚，照亮冰雪，溫暖世界”，同時它也是北京遞向世界的一張閃亮名片。
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(jīng)歷著中國航天人的真火淬煉。例如，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(xiàn)了旋壓技術在奧運產(chǎn)品上的直接應用。
給火炬上“雙保險”，一簇永不熄滅的火焰
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(jīng)驗，積極配合北京冬奧組委開展火炬技術研究攻關工作。他們從火炬燃燒基本原理出發(fā)，開展了原理樣機多方案設計、試制與試驗驗證工作。
“這次北京冬奧會特種火炬使用的氣態(tài)燃料，具有清潔、燃燒熱量大、火焰明亮等特性，能夠適應各種惡劣天氣。”31所二室副主任張波介紹。
光靠燃料還不夠，若是缺乏燃燒技術，火焰的穩(wěn)定性也難以保證。因此，研發(fā)團隊在燃燒器的設計中費勁心思。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(tǒng)與2008年北京奧運會火炬類似，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(wěn)定的火焰。即一個火焰在外面“沖鋒”，一個火焰在里面“值班”。
“實際上，就是用一個小火苗點著一個大火。大火即使被吹滅了，但下面暗藏的小火苗能再次將大火點著?！睆埐ㄕf，若在特殊情況下，這種火炬還是存在熄火的可能性。
為降低著火點和溫度下降速率，研發(fā)團隊在原有“雙火焰”方案基礎上增加了燃燒催化設備?！斑@樣火焰即使在極端條件下熄滅，也會在短時間內復燃?！睆埐ū硎?。
對于研發(fā)團隊來說，實現(xiàn)“超強穩(wěn)定燃燒”并不難，難的是他們要結合“飛揚”火炬外形和空間約束，在非常狹小、彎曲不規(guī)則的空間中安裝固定好燃燒裝置，并保證火焰可觀性和燃燒可靠性。
“燃燒裝置內部管路隨形分布，我們通過調整燃料噴孔流量的參數(shù)配比來控制火苗狀態(tài)，最終呈現(xiàn)出一種片狀、靈動、穩(wěn)定的火焰形態(tài)，這相當于給火焰整個形。”張波說。
多機器人跨域協(xié)同的冰雪運動
多機器人跨域協(xié)同的火炬?zhèn)鬟f，成為本屆北京冬奧會的一大看點。
31所火炬研發(fā)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(tǒng)集成等火炬關鍵技術，研制了氣態(tài)燃料水下火炬，服務于“科技冬奧”的多機器人跨域火炬?zhèn)鬟f，以保障多機器人在冰雪和水下跨域協(xié)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。
據(jù)了解，國外的水下火炬采用固體燃料，燃燒中存在顯著的煙霧污染。研發(fā)團隊創(chuàng)新采用氣態(tài)燃料，不僅消除固體燃料燃燒的煙霧污染，還可以讓火焰有動態(tài)、飄逸的美感。
“選擇氣態(tài)燃料實現(xiàn)水下燃燒和傳火，其難度比固體燃料更大?！睆埐ㄕf。
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。水滅火靠的是蓋住可燃物把氧氣隔開，或把溫度降到著火點以下。所以只要補足后兩個條件，水下燃燒就不成問題。
研發(fā)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，然后被火源點燃。
水下氧氣有了，剩下的就是要保證火焰溫度。為此研發(fā)團隊給火焰加了“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(xiàn)水下燃燒勝景。
多次水下試驗證明，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(xiàn)了穩(wěn)定可靠燃燒。
針對水下特種火炬與機器人集成的難題，研發(fā)團隊開展了火炬與機器人的多輪次匹配設計與集成優(yōu)化，最終實現(xiàn)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作為2008年北京奧運會安防任務執(zhí)行方，如今他們依舊勇?lián)厝?，全面承擔起張家口崇禮賽區(qū)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，航天長峰深入貫徹習近平總書記指示精神，全力以赴辦好黨和國家的大事。航天長峰副總裁王艷彬表示，他們選派了曾參與過北京奧運會、廣州亞運會和深圳大運會的“老將們”，再度乘風破浪征戰(zhàn)冬奧，將以航天之“智”護航北京冬奧，彰顯航天科工作為國家隊的政治擔當。
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(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等先進技術手段，以城區(qū)、鄉(xiāng)村和奧運核心區(qū)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(shù)據(jù)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(xié)同、移動的新型安保指揮模式，也為公安機關提供打擊防控的“尖刀利器”。
安保防線更加全面、堅固、安全
航天長峰安保項目團隊曾經(jīng)歷了北京2008年夏季奧運會、上海世博會、廣州亞運會和深圳大運會等大型活動安?？萍枷到y(tǒng)建設和保障任務的考驗，多年技術沉淀后，航天長峰的高科技安保系統(tǒng)亦趨完善。
技術的發(fā)展是一個循序漸進的過程。據(jù)航天長峰安保科技技術總監(jiān)田培森介紹，2008年的安防主要以前端傳統(tǒng)技術手段為主，且技術手段相對單一，一定程度上會對安保人員正確評估產(chǎn)生影響。例如使用紅外技術防止入侵，可能會因為有人晃動或者落葉等產(chǎn)生誤報。而2022年，航天長峰在冬奧項目中應用了新的安保技術，持續(xù)降低了技術層面帶來的風險，并在冬奧中展現(xiàn)創(chuàng)新風采，推動企業(yè)發(fā)展。
隨著各種探測技術不斷出現(xiàn)，各種入侵探測報警系統(tǒng)融入到安防領域。在項目團隊看來，安保防范系統(tǒng)再也不是“單打獨斗”，而是針對開放式、范圍廣、環(huán)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(fā)送警情，建立人力無法到達區(qū)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(xiàn)對低空、地面和地下三大區(qū)域的防控覆蓋，讓這道屏障更加全面、堅固、安全。
打造合成、聯(lián)動、一體的智慧平臺
航天長峰安保項目團隊基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等新技術，將傳感器、無人機等新技術產(chǎn)品融合運用到安保指揮中，實現(xiàn)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(lián)動機制，對攀爬翻越、掘地入侵、低空拋物、圍欄破壞等行為發(fā)布警報信息，及時準確地報告入侵異常事件。
安保需要前端的信息及時、準確、具體的反饋到后方，安保處置工作要實現(xiàn)全天候、全天時的主動防護，要將工作重心從事后轉向事中和事前?；诖?，航天長峰創(chuàng)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(shù)據(jù)顯性化、顯性數(shù)據(jù)結構化，實現(xiàn)目標區(qū)域的數(shù)字化全景監(jiān)測。
“在冬奧的安保指揮中，需要依靠前端感知攝像機及時感知態(tài)勢變化，并反饋給指揮中心，以此決定如何調度安保力量?！表椖控撠熑朔秮啳傊赋觯髷?shù)據(jù)和人工智能的應用對安保指揮調度綜合技術能力的發(fā)展起到重要作用。
此外，航天長峰還完成了“雪亮工程”等工程項目，創(chuàng)新性地搭建了“智慧安防小區(qū)”平臺，將管控手段“最后一公里”接入到小區(qū)單元內，全面提升崇禮全區(qū)社會治安防控體系和公安警務現(xiàn)代化水平。這些突破和建設成果獲得了省、市級領導的高度肯定，為賽事全方位高效協(xié)同管理、提升防控效能提供了強有力支撐。
從地面到高空，氣象產(chǎn)品多維度“觀云測風”
在冬奧會所有比賽項目中，雪上項目約占70%。跳臺滑雪、高山滑雪等是一項極具速度和技巧的運動，雪面溫度及雪狀會對運動員產(chǎn)生較大影響。冬奧會籌備之初，國際奧委會對冬奧氣象保障團隊提出了預報服務要精確到“百米級”“分鐘級”的目標。
為給北京冬奧會提供良好的氣象數(shù)據(jù)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(qū)提供氣象雷達、自動氣象站、雪溫雪狀觀測儀等多型氣象產(chǎn)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(shù)據(jù)支撐。
航天新氣象公司針對冬奧會特殊場地的氣象監(jiān)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(tài)，實時將觀測結果傳輸?shù)街笓]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(qū)中，還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(tài)的氣象數(shù)據(jù)都在被實時采集、實時傳輸。
“這些設備除了可以觀測常規(guī)氣象要素外，還能夠結合專項賽事的特殊氣象服務需求，拓展觀測地溫、輻射、紫外線等，為氣象服務人員分析局地天氣變化規(guī)律提供科學依據(jù)。”航天新氣象公司技術總監(jiān)花衛(wèi)東表示。
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(shù)據(jù)平臺的建設。他們開發(fā)了冬奧專用版自動氣象站組網(wǎng)平臺軟件，實現(xiàn)“秒級數(shù)據(jù)采樣、分鐘組包傳輸”，為冬奧“百米級、分鐘級”氣象預報的實現(xiàn)打下堅實的數(shù)據(jù)基礎。
對空中技巧和跳臺等項目來說，風的精細預報至關重要。航天新氣象在冬奧會賽區(qū)部署安裝了風廓線雷達和毫米波測云雷達，24小時監(jiān)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(fā)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(qū)天氣規(guī)律，對賽區(qū)天氣變化過程做精細化預報。
此外，在海陀山賽區(qū)，還部署著航天新氣象小型化全自動高空氣象探測系統(tǒng)，能夠及時獲取高海拔的溫、濕、壓、風等信息。目前，該設備已參與了國際雪聯(lián)在海陀山組織的高山滑雪比賽的氣象設備運維保障工作，為冬奧會正式舉辦積累了寶貴的經(jīng)驗。
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織就了嚴密的氣象探測網(wǎng)，為冬奧氣象觀測提供“稠密”的數(shù)據(jù)服務。
以科技之“眼”打造冬奧名片
火炬、安防、氣象觀測，這都是中國航天科工為北京冬奧做的科技銘牌，但作為攀登世界科技高峰的航天強國建設者，中國航天科工的高科技還還體現(xiàn)在冬奧的方方面面。
基于2022冬奧會延慶賽區(qū)智慧建造需求，航天建設、北京北控建設發(fā)展有限公司組成聯(lián)合體承接了冬奧會智慧建造云平臺服務項目，采用互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)相結合研發(fā)的一套科技含量極高的工地智能化管理系統(tǒng)，重點為國家高山滑雪中心、國家雪車雪橇中心及延慶賽區(qū)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(tǒng)集成、數(shù)據(jù)處理等服務，降低項目風險，減少項目返工，實現(xiàn)綠色施工。
對于冬奧中必不可少的消費環(huán)節(jié)，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(shù)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(shù)字人民幣的號召，順利完成包括解放軍總醫(yī)院、北大口腔醫(yī)院、清華長庚醫(yī)院等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(shù)字人民幣支付的全渠道支付功能升級工作，培訓共計200余人次。他們通過打通數(shù)字人民幣支付渠道，可以讓前來參加冬奧會的國外運動員和觀眾，不必再用外幣兌換紙質人民幣消費，而是通過App或硬件錢包卡在閉環(huán)區(qū)域內各個消費場景便捷使用數(shù)字人民幣。
航天江南蘇州江南為北京冬奧會提供了公共衛(wèi)生服務保障項目，充分展現(xiàn)了集團公司公共衛(wèi)生應急裝備在疫情防范領域的重要支撐作用。據(jù)了解，蘇州江南于2017年為張家口市第二醫(yī)院國家緊急醫(yī)學救援隊配套移動醫(yī)院裝備，包含手術車、生活車、物資運輸車、凈水儲水車、發(fā)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；2018年為河北省疾病預防控制中心國家突發(fā)急性傳染病防控隊提供移動微生物檢車車、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。作為北京2022年冬奧會的訓練場地，圓盤滑雪滑冰機氣膜訓練館在有效延長訓練時間的前提下，可以給運動員提供專業(yè)、豐富、舒適的訓練體驗。在項目建設過程中，項目團隊本著以運動員為中心的冬奧精神，做到立足實際、精益求精、統(tǒng)籌兼顧、團隊合作，為國家隊備戰(zhàn)2022年冬奧會提供了穩(wěn)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(fā)展所屬航天開元科技有限公司2017年承擔了冬奧組委智能文件交換與跟蹤系統(tǒng)建設項目，目前已建設完成并上線使用。該系統(tǒng)采用二維碼和智能交換箱等基礎產(chǎn)品，運用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)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的交接工作，且全程監(jiān)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。
按照2022年北京冬奧會安保工作總體部署，加強火炬?zhèn)鬟f安全保衛(wèi)工作，證件管理按照“誰發(fā)放、誰負責，誰使用、誰負責”的原則開展。中國航天科工二院706所愛威公司冬奧項目組在一周內完成車證、人證樣式設計、標識設計、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)標準化處理、證件制作、人芯關聯(lián)、證件校驗以及分包等大量工作，憑借北京奧運會、廣州亞運會、世界大學生運動會、金磚會議和中超聯(lián)賽等多項大型體育賽事的豐富經(jīng)驗，圓滿完成冬奧會票證系統(tǒng)保障項目，為其提供電子票據(jù)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(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將為冬奧會整體應急通信保障工作發(fā)揮積極作用?？臻g工程公司利用低軌寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，與高軌衛(wèi)星、地面5G相融合，構建具備衛(wèi)星、光纖鏈路互備、融合泛接入的應急獨立核心網(wǎng)及精準業(yè)務平臺的應急通信系統(tǒng)，能夠為緊急、嚴苛、復雜條件下網(wǎng)絡的聯(lián)通和高質量服務提供良好的補充增強。（文/鄧雨楠 任長勝）
