航天科技加持 冰立方幻化冰五环闪耀冬奥

2月4日晚，第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。这是开幕式上的“冰雪五环”。新华社记者 孟永民摄  

　一滴墨从天而降，逐渐幻化为黄河之水，滔滔不绝；随即飞流直下，奔汇成“冰”，瞬间凝结成巨大的冰立方；一朵朵雪花被置于“冰面”上，即刻又悄然幻化为奥林匹克五环冉冉升起……2月4日，北京冬奥会开幕式在国家体育场“鸟巢”举行，行云流水般转场变换的舞台，水、冰、雪之间不断交融的奇幻场景，给全世界亿万观众呈现了一场极致享受的视觉盛宴。如此收放自如的舞台效果，其背后是来自航天科技的加持，保障冬奥会开幕式上的舞台变换像火箭发射一样安全、精准。

　　“导演负责精彩，我们负责安全、可靠，为艺术家提供坚实的基础，为艺术创作提供技术保障。”2月4日，中国运载火箭技术研究院党委书记李明华在接受科技日报记者采访时表示。

　　中国运载火箭技术研究院作为中国航天科技集团有限公司冬奥专项工程的抓总单位，承担了本届冬奥会和冬残奥会开闭幕式舞台、空中设施、地面显示系统等多个项目的技术保障任务。来自北京经济技术开发区的创新企业北京长征天民高科技有限公司（以下简称长征天民），是火箭院所属北京航天发射技术研究所的全资公司，其总承担的地面舞台系统要完成相关展示、视频播放等最重要的仪式性表演，满足不同场景使用需求。

　　早在2021年1月20日北京2022年冬奥会和冬残奥会筹办工作汇报会上，习近平总书记明确提出，要突出“简约、安全、精彩”的办赛要求。地面舞台系统作为开闭幕式的核心设备，是落实办赛要求、实现导演创意的空间和载体。

　　安全是一切精彩表演的前提。据了解，此次开幕式告别“人海式演绎”（参演人数仅为2008年奥运会开幕式的20%），利用科技使舞台更饱满是本届冬奥会开幕式的最大特点之一。这就使得舞台哪怕出现细微的差错，都将被放大凸显出来。为了确保万无一失，长征天民首次用航天系统工程模式对产业项目进行管理和实施，这也是对产业领域管理创新的重要探索。

　　李明华介绍，与夏季奥运会繁花似锦的热烈气氛不同，本届冬奥会要用科技和新的观念去表达冬季带给人们的空灵浪漫感。面对目前国内最大的体育场露天舞台，长征天民专项团队将复杂的舞台工程系统设备完全置于平静的“冰面”之下——数十套电机与刚性链条、钢丝绳及滑轮组相互配合，驱动大型升降台、车台、倾斜台等活动设备，完成各类升降、平移、翻转等动作，使得“空灵”得以实现，冷峻舞台表面下涌动着脉脉温情。

　　而舞台上所呈现的从“奔流”瞬间凝结而成的通体冰莹的冰立方，总重量约400吨，升降重量达180吨，载荷超过一般剧院大型升降台的8倍，是整个开闭幕式最大功率的驱动设备。长征天民研制团队在场地受限的情况下，通过精确控制电机驱动16条链条、16条钢丝绳组成的4套同步传动单元，让这块巨大的冰立方升降定位精度控制在±1毫米。

　　当“冰面”上一朵朵雪花悄然幻化为奥林匹克五环冉冉升起，这行云流水般的转场，来源于地面中央升降台所采用的“先下沉、再平移、最后上升”的“小开合”方式。长征天民采取这种创新方式，能够减少大幅度动作所带来的突兀感，为艺术表演与流程仪式提供了流畅而平稳的舞台，配合整体演出塑造出宁静的唯美意境。

　　李明华介绍说，舞台机械控制系统的设计，加入了航天系统产品研发中采用的数字化仿真软硬件设备，开展控制算法的优化设计，并全面进行半实物仿真测试试验，把冬奥项目与航天人熟悉的质量管理体系进行创造性结合，从而在设计阶段识别并规避重大失误，提高整个系统的可靠性和安全性。相对于一般火箭飞行试验前需要进行近百项地面试验，冬奥会舞台系统进行了近千项地面测试。通过各种分系统与综合性试验，排除一切不可靠因素，做到现场表演“零失误”。

　　为响应“节俭办奥运”的号召，长征天民专项团队充分发挥了火箭院在航天系统工程管理模式上“降本增效”的看家本领，配合张艺谋总导演主创团队完成了20多轮创意方案的持续性调整及优化，节约成本近千万元。