2022年02月05日 12:00
【科學快訊】
只見飛流直下的「銀河」瞬間凝結成巨大的冰立方；一朵朵雪花被置於「冰面」上，即刻又悄然幻化為奧林匹克五環冉冉升起。令觀眾的感官如同穿梭起伏在水、冰、雪之間不斷交融的奇幻場景之中。
2月4日，國家體育場「鳥巢」行雲流水般轉場變幻的舞臺，首次綻放呈現在北京2022年冬奧會上，給全世界億萬觀眾帶來極致享受的視覺盛宴。能夠如此收放自如，其背後是來自航天科技的加持，保障冬奧會開幕式上的中國舞臺像發射火箭一樣安全、精準。
「導演負責精彩，我們負責安全、可靠，為藝術家提供堅實的基礎，為藝術創作提供了技術保障。」2月4日，中國運載火箭技術研究院（簡稱「火箭院」）黨委書記李明華在接受科技日報記者採訪時表示。
據瞭解，中國運載火箭技術研究院，作為中國航天科技集團有限公司冬奧專項工程的抓總單位，承擔了冬奧會和冬殘奧會開閉幕式舞臺、空中設施、地面顯示系統等多個專案的技術保障任務。來自北京經濟技術開發區的創新企業北京長征天民高科技有限公司（簡稱「長征天民」），是火箭院所屬北京航天發射技術研究所的全資公司。其總承的地面舞臺系統要完成相關展示、影片播放等最重要的儀式性表演，滿足不同場景使用需求。
地面舞臺系統作為開閉幕式的核心裝置，是落實北京冬奧會「簡約、安全、精彩」辦賽要求、實現導演創意的空間和載體。
安全是一切精彩表演的前提。據瞭解，利用科技使舞臺更飽滿是本屆冬奧會開幕式的最大特點之一。這就使得舞臺哪怕出現細微的差錯，都將被放大凸顯出來。為了確保萬無一失，長征天民首次將產業專案運用航天系統工程模式進行管理和實施，這也是對產業領域管理創新的重要探索。
李明華介紹，與夏季奧運會繁花似錦的熱烈氣氛不同的是，本屆冬奧會要用科技和新的觀念去表達冬季帶給人們的空靈浪漫感。面對目前國內最大的體育場露天舞臺，長征天民專項團隊將複雜的舞臺工程系統裝置完全置於平靜的「冰面」之下——數十套電機與剛性鏈條、鋼絲繩及滑輪組建的相互配合，驅動大型升降臺、車臺、傾斜臺等活動裝置，用以完成各類升降、平移、翻轉等動作——使得「空靈」得以實現，用機械賦予了冷峻舞臺表面下湧動著的脈脈溫情。
據介紹，在鳥巢舞臺上所呈現的從「銀河」瞬間凝結成通體冰瑩的冰立方，總重量約400噸，升降重量達180噸，載荷超過一般劇院大型升降臺的8倍，是整個開閉幕式最大功率的驅動裝置。長征天民研製團隊在場地受限的情況下，透過精確控制電機驅動16條鏈條、16條鋼絲繩組成的4套同步傳動單元，讓這塊巨大的冰立方升降定位精度控制在±1mm。
當「冰面」上一朵朵的雪花即刻悄然幻化為奧林匹克五環冉冉升起，這行雲流水般的轉場，來源於地面中央升降臺所採用的「先下沉、再平移、最後上升」的「小開合」方式。長征天民採取這種創新方式，能夠減少大幅度動作所帶來的突兀感，為藝術表演與流程儀式提供了流暢而平穩的舞臺，配合整體演出塑造出寧靜的唯美意境。
李明華介紹說，舞臺機械控制系統的設計，加入了航天系統產品研發中採用的數字化模擬軟硬體裝置，開展控制演算法的最佳化設計，並全面進行半實物模擬測試試驗，把冬奧專案與航天人熟悉的質量管理體系進行創造性結合，從而在設計階段識別並規避重大失誤，提高整個系統的可靠性和安全性。相對一般火箭飛行試驗前需要進行近百項地面試驗，冬奧會舞臺系統則進行了近千項地面測試。透過各種分系統與綜合性試驗，排除一切不可靠因素，做到現場表演「零失誤」。
為響應「節儉辦奧運」的號召，長征天民專項團隊充分發揮了火箭院在航天系統工程管理模式上「降本增效」的看家本領，配合張藝謀總導演主創團隊完成了20多輪創意方案的持續性調整及最佳化，節約成本近千萬元。
