原标题：航天技术量身打造开幕式舞台
本报记者 刘苏雅
北京2022年冬奥会开幕式亮点纷呈，科技感十足。 新华社记者 武巍摄
上万平方米的LED地面舞台、晶莹剔透的“冰立方”、绿色环保的氢能主火炬……在北京2022年冬奥会开幕式舞台上，相关的11项重大技术保障项目均由中国航天科技集团冬奥专项工程团队承担。这些航天人将“航天模式”带上了开幕式舞台，把导演团队的创意转化为一条条精准的技术参数，攻克一道道技术难关，实现了航天科技与艺术表达的完美融合。
用造火箭的标准管舞台
2019年底，中国航天科技集团接到了2022年北京冬奥会和冬残奥会开闭幕式技术保障任务，航天科技集团一院承担起这一专项工程的抓总任务。作为我国运载火箭的主要研制、生产单位，十余个型号的长征系列运载火箭从一院诞生，我国的载人航天、探月工程、探火工程等历次重大航天任务，他们都从未缺席。
“开闭幕式的保障工作涉及专业面非常广、体量大、设计施工要求高。”航天冬奥专项办副主任张雯雯说，来到鸟巢的每一名航天人，都有着参与历次航天重大任务的丰富经验。但技术保障团队的任务是要将导演团队的创意落地成为现实，既要统筹抓总开闭幕式的11项关键技术项目，也要承担起具体任务的承制，“对我们来说，确实是一个全新的挑战。”
综合计算用钢量、总装机功率等因素，本次舞台建造规模达到2008年北京奥运会开闭幕式的3倍以上。面对庞大的项目体系，航天冬奥专项工程团队将航天系统工程的管理模式带到了舞台上。
“就在鸟巢的400米跑道区域，最多的时候有7个项目、800多人的施工团队同时作业，光吊车就有十几台。”航天冬奥专项办主任刘照智回忆，在最紧张的交叉施工阶段，航天项目的复杂接口管理、多进度管理等系统工程理念发挥了巨大的作用。同时，多项目协调必然带来摩擦，这时，“总体最优”理念能让工程实现效率和效果的平衡，“每个部件未必是最顶尖的，但一定是最合适的。”
当然，在工作推进过程中难免会出现小意外。这时，航天技术人员便会进行“归零”。
“归零”是指一旦出现故障或问题，必须从头对每个步骤进行逐一检查，直到问题全部解决为止。张雯雯表示，重大项目的统筹中，“头疼医头、脚疼医脚”的心态绝对要不得。在前期测试中，一块地面屏幕显示故障，团队立刻“归零”，从头复盘并多次调整试验，从根源解决技术隐患。
“我们就是在用造火箭的标准，来管理整个开闭幕式技术保障项目。”刘照智说，开幕式首次彩排时，预计用时6小时的11大项目，仅用2个半小时就流畅完成，“成熟的流程管理模式，才能保证向全世界展示出最完美的舞台。”
五环
“薄如纸”的奥运五环
开幕式上，随着“冰立方”的逐渐破碎，奥运五环逐渐被“雕刻”显现。43秒，奥运五环稳稳升至13米高，升降精度控制在毫米级。作为开幕式舞台最核心的装置之一，让奥运五环实现完美亮相，自然是技术保障团队工作的重中之重。
本次开幕式升起的奥运五环长达19米，高8.75米，厚度却仅有35厘米，依靠鸟巢上空的威亚系统提升并悬挂在半空，最终又缓缓沉入舞台之下。而尺寸的设计仅仅是个开始，由于鸟巢是开放式舞台，风力等气候因素也必须纳入考量。返回时，五环要准确落入“冰立方”上一道仅50厘米宽的槽内，也就是下落时摆动幅度不能超过7.5厘米。
“说得夸张一点，这个操作的难度，就像用两条线把一张白纸全程平稳地提起来、放下去。”航天一院十五所冬奥项目总师何冠杰说，考虑到威亚系统的承重能力，五环要不断“减重”以降低负荷，但更换轻便材料后，其抗风性能又会下降。新材料还必须具备足够的强度，保证如此巨大尺寸的奥运五环在悬挂中不会变形。除了技术指标外，导演团队对五环视觉效果也提出了极高的要求。
总重量减至标准以下，更换悬吊点保证姿态稳定，实现视觉柔光效果，结合局部天气预测进行威亚操作调整……面对一连串的需求，五环的设计稿改了一份又一份。
“就是它了！”参考航天结构设计的方法，经过反复迭代，奥运五环图纸终于定稿。它总重约3吨，骨骼为铝合金，既坚韧又轻巧；内部是360度无死角的LED显示屏，可以实现任意画面的显示，为导演团队留出了最大限度的创作空间；最外层的扩散板为显示屏做了“美颜”，保证视觉效果清晰而柔和。
主火炬
航天技术和艺术的完美结合
主火炬的研发和保障任务，则落到了中国航天科技集团六院北京11所的肩上。作为我国最早从事液体火箭发动机研制的单位，将航天技术应用到民用产业的道路，他们已经走了近40年，工业火炬就是航天燃烧技术在化工领域的典型应用。“火炬”一词，在北京11所技术人员的口中，早在40多年前就是个“高频词”。
“从火箭到火炬，对于北京11所来说，技术契合度是很高的。”火炬项目技术负责人刘悦介绍，主火炬以绿色环保的氢能作为燃料，而承担了我国空间站、探月、探火等重大任务的长征五号运载火箭，使用的便是氢氧发动机，相关技术在国际上处于领先地位，“我们对氢气太熟悉了。”
点燃主火炬，是整场开幕式最激动人心的环节。重达260吨的钢结构快速升降，依靠航天软件系统的精细控制，在69秒内将主火炬从地下10米的位置抬升到舞台中央。火炬手将手持火炬嵌入“雪花”中心，主火炬在威亚和地面装置的配合下“飞”上高空，奥运火焰与96朵晶莹剔透的雪花、6条飘逸的橄榄枝交相辉映。
这是一种全新的奥运之火点燃方式，但摆在技术人员面前的难题是，要怎样为悬在半空且不断旋转的主火炬提供足够的燃料？技术人员在悬挂主火炬的威亚上设计了一套姿态调节执行机构，配合地面装置实现主火炬的翻转、提升动作。氢气储存和减压装置就藏在其中，减压后的氢气通过软管源源不断地输送至火炬中心，并应用航天氢氧发动机燃烧技术，保证不熄火、不回火、不脱火。为了让主火炬在360度旋转时也能高效稳定燃烧，配套的氢气软管、电缆、控制线缆均可卷伸，让氢、电、控制信号能连续、稳定、可靠地供应传输。
火焰燃烧效果也同样重要。刘悦解释道，相比于传统丙烷燃料，氢气燃烧更快速，在空气中火焰呈淡蓝色，如果不作处理，势必会影响主火炬效果。结合导演团队创意，团队设计出氢气燃烧稳焰结构，并将火焰显色剂固化其上，使燃烧的氢气呈现出温暖、跳动的视觉效果。
“主火炬决定着开闭幕式的成败。”北京11所党委书记李晓峰坦言，火炬保障团队最大的压力在于必须保证整套系统的高可靠性，不容有失，依靠丰富的研发设计经验，航天科研团队将导演的创意一步步变为现实，“相信在这之前，没人能想到冬奥会主火炬是这样奇特的形态，这一次，就是技术和艺术的完美结合。”
特写
“冰面”下的航天人
“10，9，8，7，6，5，4，3，2，1，0！”
这串数字，对于航天人来说已经深入骨髓。在火箭发射场上，倒计时结束，火箭顺利升空，标志着任务圆满完成。但在开幕式舞台上，这意味着万里长征刚刚迈出第一步。
从鸟巢的观众席看下去，开幕式地面舞台被总计1万余平方米、目前世界最大的LED屏幕覆盖着，可以实现8K视觉效果。舞台下方则别有洞天——地下是一片深达10米的钢结构空腔，数十套电机与刚性链条、滑轮带动着大型升降台等活动设备，实现舞台的平移、升降、翻转。
此时，冰立方装置现场指挥赵劲彪正和另外三名同事一起，静静地站在舞台“冰面”下5米的位置，背景音乐和观众的掌声清晰地传入他们耳中。在他们身边，冬奥会主火炬、冰立方、奥运五环也安静地栖身地下，等待着惊艳亮相的那一刻。
头顶的活动挡板缓缓移动，舞台灯光透过缝隙隐约洒下，威亚吊钩缓缓下落，到了赵劲彪和同事最紧张的环节——他们要检查并确保威亚与奥运五环连接稳固。
此刻在中控室内，专项办技术管理负责人刘小旭也捏着一把汗。这套重型威亚系统，是从2008年北京奥运会开幕式的系统升级而来，但与当年相比，这次开幕式的威亚系统承重需求明显增加，道具需要借助威亚实现的姿态也更多，要做到姿态精确控制并不容易。
检查无误后，确认信号发出，一道冰瀑飞流直下，晶莹剔透的“冰立方”从“冰面”缓缓凝结升起。四人又再次隐于黑暗，和他们一样，在地台下、鸟巢顶、中控室，近400名中国航天人在岗位上忙碌着，他们距离开幕式舞台最近，却无法看到台上盛况。
灿烂的烟花盛放在鸟巢上空，全世界共同见证了2022年北京冬奥会的开幕。这时，何冠杰却回忆起了一次彩排结束后的深夜：奥运五环的灯熄了，被地面屏幕映成淡蓝色，静静地悬在半空中，四下无人，月亮刚升到天顶，“那天晚上，和今晚一样梦幻”。
