與往年相比，2018年的農歷春節格外熱火朝天：第23屆冬季奧運會在韓國平昌拉開帷幕，來自90多個國家和地區的近3000名選手共聚一堂，切磋競技。
冬奧會的好看，除了不懈努力、奮勇拼搏的運動健兒，“友誼第一、比賽第二”的競賽精神，科技在其中同樣發揮了重要作用。
開幕式上，1218架無人機點亮了夜空，并創造了“同時放飛數量最多無人機”的吉尼斯世界紀錄；逾1.1萬公里的通信及電視轉播線路，架設了基站集群，搭建起完整的5G網絡環境；360°視頻和VR技術的介入，可以更好地幫助運動員備戰，包括賽前場地檢查、熟悉路線等等……
可以說，科技憑借其獨特的魅力和作用，“制霸”了整個冬奧會賽場。
技術VS嚴寒
對于來自全世界各地的冬奧會參賽選手來說，嚴寒都是他們永恒的挑戰。
1994年，在挪威利勒哈默爾冬奧會上，由于擔心鳥類無法承受極寒天氣，主辦方不得不取消了原定在開幕式上放飛鴿子的計劃。更為糟糕的是，據氣象學家們的測算，2018年冬奧會可能成為自利勒哈默爾冬奧會以來最為寒冷的一屆。
因此，對于一直致力于國家隊制服設計的設計師與工程師來說，在美觀與符合空氣動力學之外，如今需要考慮的因素又多了一項：對抗極端氣候下的嚴寒。
在這一方面，來自太平洋對岸的美國代表隊為我們提供了一種全新的解決方案：在隊服里裝備加熱裝置，以此來幫助運動員趕走低溫困擾。
在本屆冬奧會開幕式上，美國代表隊以一襲紅、白、藍三色相間的外套亮相。衣服看似普通，實則“暗藏玄機”：外套中藏有電子導熱金屬墨水制成的條紋，并被設計成美國國旗的形狀，其功效類似于電熱毯，可以持續供熱5~11個小時。
那么，這件神奇的發熱外套究竟是如何工作的呢？細長的鋰離子電池組上設有按鈕，運動員按下按鈕就能激活自動保溫外套。開關啟動后，電子會在銀墨中涌動，直到碰到電阻式的碳墊，進而產生熱量。據了解，這款發熱外套具備三檔溫度，運動員可以根據所需自行調節。
據美國代表隊隊服制造商介紹，這項技術的靈感來源于汽車的加熱座椅，只不過這套運動服的彈性更為出色。另外，美國代表隊在閉幕式上穿著的白色防水短夾克，同樣利用了基于導電墨水的保溫技術。
除了統一的隊服，美國雪車隊的運動員也在本屆冬奧會上配備了全新的裝備。設計師們介紹，當運動員在室外賽道上以140多公里的時速行進時，這套新裝備可為他們提供額外的熱量。
這些熱量來自于一種被稱為“ColdGear紅外線”的新型織物技術，其材料包括陶瓷等在內的混合化合物，通常被設計用來鎖住身體的熱度。當然，設計師在兼顧保暖性能的同時也不忘初衷——在運動服的肩部、上臂和背部都采用了不同的先進面料，以更好地利用空氣動力原理。
事實上，為了找尋到這種更加符合空氣動力學的新材料，設計師們可謂大費周章。他們在人體模型上做了100次試驗，每次都讓模型穿著不同的面料。最終，一種名為“H1”的候選織物脫穎而出，進入了設計師們的視線——它由尼龍和氨綸制成，獨特的編織方式有助于減少風阻。
用手指沿著一個方向觸摸H1時，幾乎可以明顯察覺到它鋸齒狀或鯊魚皮狀一般的紋理。設計師表示，這種類似砂紙的表面可以擾亂運動員身體上的氣流，使其在運動員身體周圍環繞，然后通過縮小尾跡來減少阻力。
科學VS難點
作為平昌冬奧會的6個新增小項之一，單板滑雪大跳臺（Big Air Snowboarders）項目開始被越來越多的人所關注。
所謂的單板滑雪大跳臺，就是選手從高處滑下來，在大跳臺前進行跳躍后，再進行各種空翻、回轉等空中絕技表演的比賽。此次冬奧會特別設置了一條高達49米的滑雪坡道，這意味著單板滑雪大跳臺選手在可能完成驚人絕技的同時，潛在的危險也隨之加大。
為了在比賽中獲得優勝，單板滑雪運動員必須控制好神經和腎上腺素，同時還要掌握能量守恒以及雪熱力學等理論。而在這個動態的過程中，只要稍有不慎，選手就可能導致手腕、踝關節、膝關節的受傷。
此次參加冬奧會單板滑雪的選手包括來自加拿大的Max Parrot以及奧地利的Anna Gasser。在不久前剛剛結束的冬季極限運動大賽中，兩人分別斬獲男子與女子單板滑雪項目的冠軍。在那次的比賽中，Parrot完成了5次完整的側轉體（1800°）和4次完整的正面翻滾轉體（1440°），并且每一次都完美落地。
這并不全是天賦使然。從物理學的角度來說，Parrot、Gasser以及其他表現優異的選手，在空中除了能夠憑借本能操控自己的身體進行復雜多變的旋轉與扭曲等高難度動作外，還利用到了角動量原理。
任何圍繞軸旋轉的物體，比如旋轉中的陀螺等，都會以同樣的速度持續旋轉，除非外來物體阻擋了它的路線或者改變了其形狀。而單板滑雪選手就如同陀螺一樣：當他們在空中收回手臂，就旋轉得很快；伸展手臂則相反。
然而鮮為人知的是，這種靈感與啟迪卻是來自于貓。
“如果貓從高處墜落，它會在空中扭轉身體，然后以足落地。對單板滑雪運動員來說也是一樣，只不過他們是從16層樓高的地方下落。”美國加州大學戴維斯分校天體物理學家MaruŠa Brada表示。
那么，這一過程具體是如何發生的呢？在空中，貓以腰為支點，先將前腿蜷縮在胸前，同時向反方向伸出后腿以改變轉動慣量，這樣就使得前半身旋轉得更快。如此一來，貓就可在不借助外力的情況下成功旋轉身體。
但與貓不同的是，單板滑雪運動員的雙腳被綁定在滑板上，而且其跳躍的精確形狀也會影響運動員的動量。比如，一個急劇上升的曲線會引發向后的旋轉，而單板滑雪時一個意想不到的角度，都可能直接影響著陸結果，甚至可能引發運動損傷。
為此，科學家們利用物理學原理，對冬季公園的地形進行了建模，進而設計出了相對安全的跳躍姿勢。“這并不意味著運動員可以不再受傷，但起碼會降低受傷的可能性和程度。”美國科羅拉多礦業大學物理學家James McNeil表示。
大多數的單板滑雪在跳躍時會有一個起點，緊接著是一個平坦的區域可供選手進行表演，然后是落地區域——一個與地面最大成40°夾角的斜坡。而大多數單板滑雪選手的受傷都發生在降落到平坦的表演區域時。
對此，物理學家們使用“等量跌落高度”這一概念來量化這種情況下的潛在影響：一個人從49米的高空落下一定受傷，但當滑雪板以一個角度從斜坡降落，這就相等于從一個低很多的高度下落。因此，在陡坡落地更為安全，選手膝蓋所受的沖擊也要少得多。
對此，國際滑雪聯合會競賽主管Roberto Moresi在一封郵件中表示：“在設計階段，我們在考慮起飛角度和著陸角度時，會仔細觀察所有的測量數據和飛行曲線。一個好的跳躍動作，會讓運動員在落地時幾乎感覺不到沖擊，這正是我們的目標。”
而人們也有理由相信，伴隨著科技的注入，未來的體育競技也會變得越來越安全�！�