“我负责精不精彩,航天负责成不成功。”北京2022年冬奥会开幕式总导演张艺谋在一次彩排后接受媒体采访时表示。

2月4日夜,聚光灯下,火炬点燃,五环亮相。北京冬奥会开幕式上,人们为精彩欢呼,这是北京带给世界的精彩,也是航天送给冬奥的礼物。

2019年,中国航天科技集团与北京冬奥组委签订了战略合作协议,正式成为北京2022年冬奥会和冬残奥会开闭幕式主要的技术保障实施单位。

从奥运火炬到精彩五环,从冰雪舞台到通信保障,从技术实力到管理理念,这一次,中国航天为北京冬奥会着上浓浓的科技底色。

“本次冬奥会开闭幕式项目系统复杂,工程量前所未有。不仅实施时间短,从下达任务到交付不到2年,更重要的是,安全可靠要求高,必须要确保万无一失,一次成功。”2月9日,中国航天科技集团举行《中国航天科技活动蓝皮书(2021年)》发布会,中国航天科技集团一院冬奥会专项工程总设计师王缜在回答科技日报记者提问时表示。

在科技部“科技冬奥”重点专项支持下,中国航天科技集团承担了北京冬奥会开闭幕式超大尺寸LED屏幕控制关键技术研究与应用、主火炬关键技术研究、手持火炬关键技术系统研究。

“冬奥会的开幕式是导演、演员、舞台装置、电视转播的一次大协同,一旦启动,就无法暂停,这与航天发射任务相似。”中国航天科技集团党组成员、副总经理张忠阳直言。

这次冬奥会,航天科技集团承担了地面舞台及旗杆、空中设施设备、主火炬、冰瀑装置、冰立方装置、指挥监控系统、指挥通信系统、地面显示系统共8个开闭幕式舞台装置的研制任务,以及氢燃料手持火炬、卫星通信服务保障等3项与开幕式演出相关的冬奥项目。

一直以来,航天科技集团主要承担国家航天装备的研制、生产和发射任务,是航天重大工程的主力军,在大型演出开幕式保障任务上没有太多经验。

张忠阳表示,接到任务后,航天科技集团按照航天型号和重大工程的研制管理模式,成立冬奥专项工程专项办公室,设立总指挥和总师,周密调度、精细把控,确保按计划保质保量完成。

张忠阳介绍,航天科技集团把北京冬奥会开闭幕式技术保障任务作为国家重大任务进行管理,运用航天质量管理方法,强化源头控制,加强试验验证,进行失效模式管控,对冬奥专项工程实施全生命周期和全要素质量管理,在确保任务进度和工程质量的同时,完美呈现艺术效果。

“技术装置运行一气呵成,平稳流畅,超出了导演团队的预期与想象。”对于航天科技集团的表现,张艺谋这样评价道。

在冬奥会开幕式中,除精彩的节目之外,最受关注的当数如何点燃主火炬。主火炬由最后一棒火炬手手持火炬点燃,由96块异形屏组成的雪花在空中旋转上升,这在奥运会历史上尚属首次。点亮鸟巢上空的主火炬燃烧系统正是由航天科技集团六院11所和101所研制。

据介绍,主火炬首次采用氢气燃料,要控制火焰颜色鲜亮可视;燃烧火焰既要呈现“飞扬”飘逸的微火造型,又要抗风(场外12级风、场内6级风)、抗雨(50毫米/小时);冬奥会期间,主火炬持续处于燃烧状态,要保证氢气的不间断供应,实现电、控制信号的连续、稳定、可靠供应与传输。

航天科技集团技术团队利用运载火箭的氢燃烧控制技术,解决了氢气火炬环境适应性设计、氢气供给系统超大减压比设计等一系列技术难题,同时,解决了长期稳定燃烧、姿态控制、减控压等难题,确保系统安全可靠运行,充分体现主火炬的科技含量。

张忠阳介绍,手持火炬用于火炬接力和点火,也是国内首次采用氢燃料的手持火炬。在氢火焰可视性、复杂曲面适应性、大比例减压、可靠性密封、储氢装置安全性、火炬整体安全性、环境适应性等方面存在很多技术难题。

经过航天科技集团技术团队的攻关和测试证明,这个火炬能够在大风(8级风)、大雨(50毫米/小时)、低温(-40℃)、高海拔(5000米)等恶劣环境中稳定可靠燃烧,更适用于冬季环境。

王缜表示,由冰瀑、冰立方和地面显示系统共同构成的立体空间显示系统,总面积约14000多平方米,分辨率达8K,是世界上面积最大的一套显示系统。每块小屏幕相当于一个显示器,4万多块显示器联袂出演,呈现出震撼的视觉盛宴。这意味着,容错率不超四万分之一,每块小屏幕都不能出错。

4万多块小屏幕组成近11000平方米硕大无比的地面显示屏,借助它,奇幻绚烂的冰雪世界在鸟巢绽放。

航天管理中的冗余理念被应用到这里。据介绍,每块小屏幕其实由AB两块屏幕构成,灯柱、供电、信号等都是AB两路,这就是航天工程中常提到的“双冗余”——假设一路出问题,另一路立即顶上,保证演出正常举行。

这次冬奥会是航天科技集团首次作为抓总单位承担技术保障任务。这不是航天技术的第一次尝试,而是航天技术创造美好生活的一次更加深入的实践。

航天技术创造美好生活。目前我国已有2000多项航天技术成果应用到各行各业。从通信广播卫星到北斗三号全球卫星导航系统,从遥感卫星到气象卫星,都是航天技术应用在生活中的案例。

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