揭秘北京冬奥会开幕式上“冰五环”的航天设计

北京冬奥会开幕式上的冰五环　中国航天科技集团一院 供图

　　中新网北京2月5日电 (王海露 马帅莎)在北京冬奥会开幕式上，奥运五环的出场和展示让人印象深刻。瀑布从天而降凝结成冰，近3层楼高的冰立方徐徐升起，绚丽的激光打在冰立方上雕刻出晶莹剔透的五环。这一环节背后蕴含中国航天科技集团一院冬奥团队的精心设计。

　　跟火箭一样既坚又轻

　　据介绍，冰五环的结构特点是异形、大跨距、低刚度，它的设计和火箭研制异曲同工，对重量和精度要求都非常苛刻。相关团队参照航天结构设计的方法，为五环研制了“骨骼”铝合金桁架结构、“衣服”LED显示屏、“外套”扩散板，让五环也跟火箭的箭体一样，既坚又轻。

　　另外，五环要在整个地面系统的最大升降装置冰立方中升起，每一个过程都要配合得严丝合缝。研制团队在场地受限等情况下，通过精确控制315kW电机，驱动16条链条、16条钢丝绳组成的4套同步传动单元，让升降精度控制在毫米级。

藏在“冰立方”中的冰五环 中国航天科技集团一院 供图

　　跟火箭一样抗风

　　中国新一代运载火箭都具备很强的抗风能力，设计人员将这种能力也赋予了五环，使悬吊高度高达十几米的奥运标志，在整个开幕式中，即便遇到6级强风，也定力十足。

　　五环重量约3吨，厚度仅350毫米，超薄的大尺寸装置在高空迅速升降，在强风面前如同一张纸，很容易发生起竖和侧翻等现象。

　　为了让五环安全地吊起来，核心是调控好产品形状，其次是确定吊点。为了实现最美的视觉效果，吊起过程只能使用两个吊点。对此，项目团队通过大量计算和试验，精准确定吊点，实现了高空威亚平稳吊起五环并升到预定高度，与五星红旗交相辉映的演出效果。

　　跟火箭一样有“备件”

　　航天系统工程研制中，可靠性设计也是重中之重。长征二号F火箭在2021年承担载人航天工程任务中，准备了一发备箭站岗，此次五环设计中，也有“备件”。五环采用了大量LED屏幕，如果某一个单元的灯珠临时故障怎么办?团队人员采用了双屏冗余的异形拼接LED可编程显示装置，一套有问题，另一套屏幕马上能顶上。

　　为确保五环展示环节的成功，一院冬奥团队按航天系统工程方法，对标航天质量控制、风险控制、设计优化等要求，进行了上千次的虚拟仿真试验，用航天技术呈现了不一样的五环。(完)