2022年2月4日晚，第24届冬季奥运会开幕式在北京举行，中华人民共和国主席习近平宣布开幕。这是自2008年夏季奥运会以来北京举办的又一场奥运盛会。

这场盛会，同时也是中国科技发展的缩影。一系列新技术、新应用，让“科技”成为北京冬奥会的一大底色，“科技冬奥”从愿景走进现实。

中国航天科工作为我国航天强国建设的主力军，始终践行以人民为中心的发展思想，在冬奥项目中勇担央企责任，展现国家队的风采。集团公司组织二院、三院、航天建设、航天江南、航天信息、航天发展等多家单位提前筹备并策划有关工作，协调沟通科技部、北京冬奥组委等部门，不惧恶劣环境，克服艰难险重，加班加点完成冬奥技术保障工作，推动冬奥火炬接力、整体安防、气象数据服务保障、场馆建设信息化、数字人民币系统、智能文件交换与跟踪系统、公共卫生应急保障装备、票证系统、应急通信保障等重点项目的实施，高标准严要求圆满完成相关任务，为保障冬奥会顺利召开贡献航天力量。

火炬接力，航天技术让它熊熊燃烧

奥运火炬是奥运会最具代表性的元素之一，扮演着“奥运使者”的重要角色，它点燃人们的激情，向人们传递和平与友谊。

这次北京冬奥会火炬的形状特殊，一个多曲面的空间体，自下而上，旋转上升，如丝带飘舞。2020年9月底，奥组委确定了“飞扬”外形为火炬外形的最终方案，颜色为银色与红色，象征“冰火相约，激情飞扬，照亮冰雪，温暖世界”，同时它也是北京递向世界的一张闪亮名片。

这张“名片”如何打造？完成火炬的外观设计，仅仅标志着火炬制作的开始，成为一个燃烧熊熊火焰的火炬实物，经历着中国航天人的真火淬炼。例如，中国航天科工三院海鹰空天材料研究院承担研制奥运手持火炬高压储氢气瓶任务，突破了超薄壁气瓶加热收口成形、热处理变形控制、大壁厚瓶口旋压增厚及精加工、弱刚性薄壁壳体复材缠绕等关键技术，保障奥运气瓶顺利通过水压、气密、爆破、充氢点火等验证试验并交付，首次实现了旋压技术在奥运产品上的直接应用。

给火炬上“双保险”，一簇永不熄灭的火焰

为保证奥运圣火的纯洁性，中国航天科工三院31所依托航天动力燃烧技术，凭借2008年奥运会珠峰火炬项目研制经验，积极配合北京冬奥组委开展火炬技术研究攻关工作。他们从火炬燃烧基本原理出发，开展了原理样机多方案设计、试制与试验验证工作。

“这次北京冬奥会特种火炬使用的气态燃料，具有清洁、燃烧热量大、火焰明亮等特性，能够适应各种恶劣天气。”31所二室副主任张波介绍。

光靠燃料还不够，若是缺乏燃烧技术，火焰的稳定性也难以保证。因此，研发团队在燃烧器的设计中费劲心思。为确保恶劣天气下火炬不会熄灭，他们给火炬上了“双保险”。

火炬内部燃烧系统与2008年北京奥运会火炬类似，设置“双火焰”方案：燃气流出后，一部分进入燃烧器的主燃室，在火炬外形成扩散的比较饱满的火焰；另一部分进入预燃室，在火炬内保持一个较小的但十分稳定的火焰。即一个火焰在外面“冲锋”，一个火焰在里面“值班”。

“实际上，就是用一个小火苗点着一个大火。大火即使被吹灭了，但下面暗藏的小火苗能再次将大火点着。”张波说，若在特殊情况下，这种火炬还是存在熄火的可能性。

为降低着火点和温度下降速率，研发团队在原有“双火焰”方案基础上增加了燃烧催化设备。“这样火焰即使在极端条件下熄灭，也会在短时间内复燃。”张波表示。

对于研发团队来说，实现“超强稳定燃烧”并不难，难的是他们要结合“飞扬”火炬外形和空间约束，在非常狭小、弯曲不规则的空间中安装固定好燃烧装置，并保证火焰可观性和燃烧可靠性。

“燃烧装置内部管路随形分布，我们通过调整燃料喷孔流量的参数配比来控制火苗状态，最终呈现出一种片状、灵动、稳定的火焰形态，这相当于给火焰整个形。”张波说。

多机器人跨域协同的冰雪运动

多机器人跨域协同的火炬传递，成为本届北京冬奥会的一大看点。

31所火炬研发团队突破跨介质可靠燃烧组织、跨介质火焰视觉效果维持、特殊传递过程火炬系统集成等火炬关键技术，研制了气态燃料水下火炬，服务于“科技冬奥”的多机器人跨域火炬传递，以保障多机器人在冰雪和水下跨域协同的火炬接力，展示我国机器人科技水平，为北京冬奥会提供高质量的科技与技术支撑。

据了解，国外的水下火炬采用固体燃料，燃烧中存在显著的烟雾污染。研发团队创新采用气态燃料，不仅消除固体燃料燃烧的烟雾污染，还可以让火焰有动态、飘逸的美感。

“选择气态燃料实现水下燃烧和传火，其难度比固体燃料更大。”张波说。

水下燃烧的必要条件是可燃物、助燃剂（通常是氧气）和达到着火点的温度。水灭火靠的是盖住可燃物把氧气隔开，或把温度降到着火点以下。所以只要补足后两个条件，水下燃烧就不成问题。

研发团队采用新型燃烧组织结构来克服水下隔绝氧气的问题。燃料和氧气预先在封闭的燃烧器内混合成均匀的混合气，并形成一定浓度的可燃物混合体，然后被火源点燃。

水下氧气有了，剩下的就是要保证火焰温度。为此研发团队给火焰加了“防水罩”，采用气动旋流火焰保护设计，保护火焰不受水冷却影响，克服绿色能源在水下燃烧困难的技术难题，让奥运圣火呈现水下燃烧胜景。

多次水下试验证明，水下火炬在各种倾斜角度和上升、下降、前进、后退、旋转等多样运动条件下均实现了稳定可靠燃烧。

针对水下特种火炬与机器人集成的难题，研发团队开展了火炬与机器人的多轮次匹配设计与集成优化，最终实现水下特种火炬与两型水下机器人的集成，顺利保障多机器人跨域传递。

多技术融合下的“安全”守门员

冬奥作为国家重大活动项目，对整体安全防控需求极高，中国航天科工二院航天长峰科技作为2008年北京奥运会安防任务执行方，如今他们依旧勇担重任，全面承担起张家口崇礼赛区社会面的安保总设计和集成任务。

为充分响应冬奥整体安全防控需求，航天长峰深入贯彻习近平总书记指示精神，全力以赴办好党和国家的大事。航天长峰副总裁王艳彬表示，他们选派了曾参与过北京奥运会、广州亚运会和深圳大运会的“老将们”，再度乘风破浪征战冬奥，将以航天之“智”护航北京冬奥，彰显航天科工作为国家队的政治担当。

为满足冬奥整体安全防控需求，航天长峰安保项目团队全面应用移动互联网、物联网、人工智能、5G等先进技术手段，以城区、乡村和奥运核心区连线道路的日常治安防控、交通管理、任务保障、事件处置调度、多种类信息资源的整合共享为核心，打破部门警种壁垒，推进数据融合共享，加强高端集成应用，全方位构建冬奥会安全保障技术体系，全力打造融合、可视、智能、协同、移动的新型安保指挥模式，也为公安机关提供打击防控的“尖刀利器”。

安保防线更加全面、坚固、安全

航天长峰安保项目团队曾经历了北京2008年夏季奥运会、上海世博会、广州亚运会和深圳大运会等大型活动安保科技系统建设和保障任务的考验，多年技术沉淀后，航天长峰的高科技安保系统亦趋完善。

技术的发展是一个循序渐进的过程。据航天长峰安保科技技术总监田培森介绍，2008年的安防主要以前端传统技术手段为主，且技术手段相对单一，一定程度上会对安保人员正确评估产生影响。例如使用红外技术防止入侵，可能会因为有人晃动或者落叶等产生误报。而2022年，航天长峰在冬奥项目中应用了新的安保技术，持续降低了技术层面带来的风险，并在冬奥中展现创新风采，推动企业发展。

随着各种探测技术不断出现，各种入侵探测报警系统融入到安防领域。在项目团队看来，安保防范系统再也不是“单打独斗”，而是针对开放式、范围广、环境复杂、各方面条件极端严峻的实际情况融合多种物理手段，如红外、激光、高压脉冲、无线震动传感器等来精确检测入侵并发送警情，建立人力无法到达区域的安保防线，构建“远可探、中可管、近可打”的纵深防护体系，实现对低空、地面和地下三大区域的防控覆盖，让这道屏障更加全面、坚固、安全。

打造合成、联动、一体的智慧平台

航天长峰安保项目团队基于物联网、大数据和云计算等新技术，将传感器、无人机等新技术产品融合运用到安保指挥中，实现对入侵目标的探测、定位、分类识别、轨迹跟踪等功能，并可通过前端探测设备与声光电联动机制，对攀爬翻越、掘地入侵、低空抛物、围栏破坏等行为发布警报信息，及时准确地报告入侵异常事件。

安保需要前端的信息及时、准确、具体的反馈到后方，安保处置工作要实现全天候、全天时的主动防护，要将工作重心从事后转向事中和事前。基于此，航天长峰创新性地构建了安保信息集成平台，将前端视频与二三维地图自动衔接、无缝拼接融合为一张三维实景超级地图，构筑全域“一张图”的地图底座，同时利用AR技术对治安防控要素资源进行立体挖掘、智能标注刻画，使地理、预警、警力等各类隐性资源数据显性化、显性数据结构化，实现目标区域的数字化全景监测。

“在冬奥的安保指挥中，需要依靠前端感知摄像机及时感知态势变化，并反馈给指挥中心，以此决定如何调度安保力量。”项目负责人范亚琼指出，大数据和人工智能的应用对安保指挥调度综合技术能力的发展起到重要作用。

此外，航天长峰还完成了“雪亮工程”等工程项目，创新性地搭建了“智慧安防小区”平台，将管控手段“最后一公里”接入到小区单元内，全面提升崇礼全区社会治安防控体系和公安警务现代化水平。这些突破和建设成果获得了省、市级领导的高度肯定，为赛事全方位高效协同管理、提升防控效能提供了强有力支撑。

从地面到高空，气象产品多维度“观云测风”

在冬奥会所有比赛项目中，雪上项目约占70%。跳台滑雪、高山滑雪等是一项极具速度和技巧的运动，雪面温度及雪状会对运动员产生较大影响。冬奥会筹备之初，国际奥委会对冬奥气象保障团队提出了预报服务要精确到“百米级”“分钟级”的目标。

为给北京冬奥会提供良好的气象数据服务保障，中国航天科工二院23所所属航天新气象公司为三大赛区提供气象雷达、自动气象站、雪温雪状观测仪等多型气象产品，获取不同高度、不同范围、不同类别的气象要素信息，为冬奥气象保障提供科学的数据支撑。

航天新气象公司针对冬奥会特殊场地的气象监测需要，组织技术攻关小组专为冬奥会雪务观测研制出无线便携式雪温雪状观测仪，自动识别雪的状态，实时将观测结果传输到指挥部门，为赛事场地的短临预报服务提供有力保障。

在冬奥会三大赛区中，还分布着航天新气象近40套自动气象观测站设备。它们像自带行李箱的“小灯杆”立在赛道的山顶和山腰处，风向、风速、温度、湿度、雪深……每一个会影响身侧运动员比赛状态的气象数据都在被实时采集、实时传输。

“这些设备除了可以观测常规气象要素外，还能够结合专项赛事的特殊气象服务需求，拓展观测地温、辐射、紫外线等，为气象服务人员分析局地天气变化规律提供科学依据。”航天新气象公司技术总监花卫东表示。

除了气象设备的安装维护，23所还参与了河北省气象局和北京市气象局冬奥气象数据平台的建设。他们开发了冬奥专用版自动气象站组网平台软件，实现“秒级数据采样、分钟组包传输”，为冬奥“百米级、分钟级”气象预报的实现打下坚实的数据基础。

对空中技巧和跳台等项目来说，风的精细预报至关重要。航天新气象在冬奥会赛区部署安装了风廓线雷达和毫米波测云雷达，24小时监测风速风向，并对风场变化进行实时预报，24小时全天候开展云雾遥感探测，对发生降雪、降雨等天气过程时的风、雪、雨、云等气象目标进行定量刻画，分析了解赛区天气规律，对赛区天气变化过程做精细化预报。

此外，在海陀山赛区，还部署着航天新气象小型化全自动高空气象探测系统，能够及时获取高海拔的温、湿、压、风等信息。目前，该设备已参与了国际雪联在海陀山组织的高山滑雪比赛的气象设备运维保障工作，为冬奥会正式举办积累了宝贵的经验。

从地基到空基，从一小点到一大片，探测范围、要素不同的气象设备织就了严密的气象探测网，为冬奥气象观测提供“稠密”的数据服务。

以科技之“眼”打造冬奥名片

火炬、安防、气象观测，这都是中国航天科工为北京冬奥做的科技铭牌，但作为攀登世界科技高峰的航天强国建设者，中国航天科工的高科技还还体现在冬奥的方方面面。

基于2022冬奥会延庆赛区智慧建造需求，航天建设、北京北控建设发展有限公司组成联合体承接了冬奥会智慧建造云平台服务项目，采用互联网+物联网相结合研发的一套科技含量极高的工地智能化管理系统，重点为国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心及延庆赛区A部分场馆配套基础设施建设提供云服务、智慧建造云平台、系统集成、数据处理等服务，降低项目风险，减少项目返工，实现绿色施工。

对于冬奥中必不可少的消费环节，中国航天科工航天信息所属捷文公司作为多家银行的支付解决方案提供商，参与冬奥会支持保障单位支付终端数字人民币支付改造项目，配合中国工商银行、中国建设银行，响应国家推行数字人民币的号召，顺利完成包括解放军总医院、北大口腔医院、清华长庚医院等冬奥会支持保障单位共计300余台自助终端、近200台支付机具的银行卡支付、二维码移动支付和数字人民币支付的全渠道支付功能升级工作，培训共计200余人次。他们通过打通数字人民币支付渠道，可以让前来参加冬奥会的国外运动员和观众，不必再用外币兑换纸质人民币消费，而是通过App或硬件钱包卡在闭环区域内各个消费场景便捷使用数字人民币。

航天江南苏州江南为北京冬奥会提供了公共卫生服务保障项目，充分展现了集团公司公共卫生应急装备在疫情防范领域的重要支撑作用。据了解，苏州江南于2017年为张家口市第二医院国家紧急医学救援队配套移动医院装备，包含手术车、生活车、物资运输车、净水储水车、发电储油车、宿营车、通信指挥车、负压救护车、救护车、CT检查车、供电保障车等一系列车辆；2018年为河北省疾病预防控制中心国家突发急性传染病防控队提供移动微生物检车车、防疫消杀车、理化检测车等应急保障车辆。

航天建设所属航天设计院市政院承建了河北承德国家雪上项目训练基地圆盘滑雪滑冰机气膜训练馆项目。作为北京2022年冬奥会的训练场地，圆盘滑雪滑冰机气膜训练馆在有效延长训练时间的前提下，可以给运动员提供专业、丰富、舒适的训练体验。在项目建设过程中，项目团队本着以运动员为中心的冬奥精神，做到立足实际、精益求精、统筹兼顾、团队合作，为国家队备战2022年冬奥会提供了稳固保障。

为助力本届冬奥会文件管理服务，确保机要文件传递安全，中国航天科工航天发展所属航天开元科技有限公司2017年承担了冬奥组委智能文件交换与跟踪系统建设项目，目前已建设完成并上线使用。该系统采用二维码和智能交换箱等基础产品，运用物联网技术实现北京冬奥组委机要文件的信息化和智能化管理，保障了机要文件交换体系有效运行，将原来的“人—人”交接模式转换为“人—机”交接模式，形成了“无人值守”交换中心，避免机要人员在交换过程中面对面的交接工作，且全程监控记录人员行为，为切实做好疫情防控期人员流动范围提供服务保障。

按照2022年北京冬奥会安保工作总体部署，加强火炬传递安全保卫工作，证件管理按照“谁发放、谁负责，谁使用、谁负责”的原则开展。中国航天科工二院706所爱威公司冬奥项目组在一周内完成车证、人证样式设计、标识设计、数据采集、数据标准化处理、证件制作、人芯关联、证件校验以及分包等大量工作，凭借北京奥运会、广州亚运会、世界大学生运动会、金砖会议和中超联赛等多项大型体育赛事的丰富经验，圆满完成冬奥会票证系统保障项目，为其提供电子票据的防伪、制作及验查技术。

中国航天科工二院空间工程公司低轨宽带互联网系统将为冬奥会整体应急通信保障工作发挥积极作用。空间工程公司利用低轨宽带卫星互联网，与高轨卫星、地面5G相融合，构建具备卫星、光纤链路互备、融合泛接入的应急独立核心网及精准业务平台的应急通信系统，能够为紧急、严苛、复杂条件下网络的联通和高质量服务提供良好的补充增强。（文/邓雨楠 任长胜）