火炬手楊揚在開幕式上傳遞火炬。新華社記者 曹燦攝

　　北京冬奧會主火炬。新華社記者 曹燦攝

　　冰火相融，當空舞動。

　　2月4日晚，當最后兩位火炬手擎著“飛揚”火炬跑向鳥巢中央，全場寂靜，萬眾矚目。

　　地台緩緩出現，火炬被輕輕插入基座。此時，“飛揚”開始蝶變，晶瑩剔透的顯示屏化作“雪花”，托舉著盛開的火焰升空飄舞。

　　奧運史上主火炬的點燃方式各有創新，但北京2022年冬奧會主火炬仍以“意想不到”的方式展現在全世界億萬觀眾面前——微火、屏顯、當空舞動，在科技加持下，冬奧會主火炬實現冰與火的完美結合！

　　三大創新締造獨一無二的主火炬

　　“北京冬奧會主火炬的設計研發，最大的創新之處是微火設計、視頻顯示以及由復雜的姿態控制系統構成鳥巢上空的完整結構，這在百年奧運史上是獨一無二的。”北京冬奧會主火炬技術負責人、航天科技集團六院11所（京）事業部總工程師劉悅接受科技日報記者採訪時說。

　　為何使用微火設計？是為了更好展現綠色低碳與可持續發展理念。此前的奧運火炬都是熊熊大火，能源消耗量巨大，北京冬奧會將綠色能源——氫氣作為燃料，微火設計可實現氫氣消耗量每小時小於2立方米。

　　“從技術角度來說，微火的實現並不容易。”劉悅告訴記者，北京冬奧會主火炬須長時間燃燒，對環境適應性、穩燃性以及抗低溫、火焰顯色等方面均提出很高要求。而且，氫氣的供給需要達到安全、穩定，劉悅團隊將氫氣供給系統設計為撬裝結構，使儲存、減壓、輸送、控制集成起來。“由於特定的使用場景突破了氫氣使用規范的現有要求，最終，我們的撬裝結構作為航天專有產品提供給了北京冬奧組委。”劉悅說。

　　火焰本身太小，如何使之壯觀？創意團隊給出設計，採用“微火+視頻顯示”技術方案。劉悅表示，視頻顯示技術成熟，但是用在火炬的核心裝置內，復雜的造型就需要大量採用“異形屏”技術，從設計到制造再到保証系統的可靠性都存在諸多挑戰。“我們將結構高度集成並實現輕量化，結構變得不顯眼，屏顯做到輕薄，讓大家隻關注到唯美的火炬，感受主火炬晶瑩剔透的效果。”劉悅說。

　　與以往火炬最大的不同還在於，北京冬奧會主火炬懸挂在鳥巢上空，宛如飄舞在空中的雪花托舉著盛開的火焰，這對系統的高可靠性提出要求——保証各個環節萬無一失！劉悅團隊不光在結構的穩定性、承載力、空中姿態方面為主火炬找到最優方案，還在供電、信號、燃燒、機電、播控等方面都進行了冗余設計，確保主火炬在鳥巢上空美輪美奐地呈現。

　　精益求精實現最富創意的點火方式

　　手持火炬“搖身一變”成為主火炬，這是一個懸念，更是一個大膽的設想——火炬手將火炬插入基座，一個“插入”的動作成為開幕式最富創意的“點火”方式。

　　動作雖然簡單，但實現的功能卻非常復雜。手持火炬的燃料很有限，主火炬又要持續燃燒，插入基座的瞬間，氣路聯通、電路聯通、信號控制聯通……為此，劉悅團隊做了多版插接結構設計，從連接的可靠性到環境適應性均進行了大量測試。

　　最后一棒手持火炬即主火炬，在材料和結構設計上有何獨特之處？劉悅介紹，主火炬殼體材質採用耐熱不鏽鋼，這種選擇是為了耐受長時間的燃燒和室外環境對它的影響，而且主火炬的焰色實現方法與固化方式也都做了針對性設計。

　　航天產品講求高可靠性、可驗証性，因此測試檢驗過程必須做到系統性能指標和工作流程的全覆蓋性。2021年10月末，經歷了近10個多月的設計、研制，在航天綜合測試場，劉悅第一次看到成型的北京冬奧會主火炬亮起來、動起來、轉起來，他的第一反應是，“感覺與創意團隊給的效果圖非常接近了，我一下很有信心” 。

　　2月4日晚，北京冬奧會主火炬成功點燃。見証北京冬奧會主火炬從無到有、驚艷現身的劉悅難掩內心的自豪與喜悅。此時，他和團隊成員不辱使命，成功為北京冬奧會奉獻著航天人的力量﹔此時，他和團隊將繼續奮斗，為奧運聖火熊熊燃燒保駕護航。

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