高山滑雪被誉为 " 冬奥会皇冠上的明珠 "，而冰状雪可谓是铸造这一明珠的基石。4月5日，中国科学院南京天文光学技术研究所南极团队，参与承担了科技部 " 科技冬奥 " 重点专项中关于冰状雪赛道质量检测的专用仪器的研制工作，与中国气象科学研究院合作研发了冰雪粒径检测仪和雪硬度计，助运动员乘风破浪，为北京 2022 年冬奥会保驾护航。
运动员最高时速达 248km/h，滑雪赛道要很讲究
距离 2022 北京冬奥会越来越近。冬奥会比赛项目中滑雪项目约占 70%，而在所有的滑雪项目当中，高山滑雪被称为 " 皇冠上的明珠 "。运动员在蓝天之下、白雪之中、山脉之上滑行，将速度与技巧完美结合，尽显滑雪运动的魅力。
" 高山滑雪比赛项目中，运动员最高时速可达到 248km/h，对雪道硬度有苛刻要求。" 南京天文光学技术研究所副研究员温海焜介绍，雪道表面必须保持结晶状态，近似于冰面，被称为冰状雪。
冰状雪不是单纯让雪结冰，而是雪质硬化的过程，需要 " 精耕细作 "。温海焜告诉记者，冰状雪需要通过注水才能达到标准。注水板结一定时间后水分会下沉，再由人工一遍一遍地清除直至形成光滑的雪道。这样的雪道不易被破坏，滑雪运动员不论第几个出场，雪道的状态都是一样相对完美的，保证了比赛的公平性。
那么如何判断滑雪赛道合不合格呢？通常裁判员会在赛道上踩一踩，跳一跳，滑一滑。如今，温海焜他们与中国气象科学研究院合作研发了测量冰雪的粒径大小的冰雪粒径检测仪及测量冰雪硬度大小的雪硬度计，将过去以人工经验为主的冰状雪赛道状态判断变为了客观、清晰的科学指标。
冰雪硬度计现场工作照片 中科院南京天文光学技术研究所供图
研制新型冰雪仪器，助力北京冬奥会
温海焜介绍，冰状雪赛道的制作首先要通过雪地车将基础雪面压实压紧，然后再进行注水制作。" 如果冰状雪比较软，运动员滑行时就会陷在雪里面。如果特别硬，运动员很容易受伤，赛道需要既有一定的强度，又有一定的弹性和抓地力。" 冰雪粒径检测仪和雪硬度计就是用于测量冰状雪面软硬程度的。
冰状雪赛道压强 - 深度关系图 中科院南京天文光学技术研究所供图
这两个仪器的设计充分考虑了不同于自然雪的人工造雪的特殊情况。2020 年 11 月至 2021 年 3 月，南京天文光学技术研究所南极团队不畏严寒风雪，在冬奥会举办地北京延庆、河北张家口以及黑龙江哈尔滨亚布力冬季体育训练基地，对不同气候条件、不同注水强度的冰状雪赛道进行了粒径及冰雪硬度测试。
" 水注下去不可能马上就结冰，不同的天气情况下，注水强度和时间有所不同。" 温海焜举例，尤其是到了二月份和三月份左右，北京延庆、河北张家口等地方的温度都比较高，冰状雪赛道的注水方案需要做相应的调整。而雪粒径仪和硬度计仪就是用于检测这些注水方案到底合不合理。
自动冰雪粒径仪测量注水雪样 中科院南京天文光学技术研究所供图
那么，现在有没有敲定最终的方案?温海焜透露，相关的实验数据目前还在分析当中。
未来还将协助建设南极天文台
遥远的南极从来不是适合人类居住的地方，那里的温度可以降到零下 80 多摄氏度，漫长的黑夜可以持续约6个月。
另一方面，南极大气透明，非常适宜进行天文观测。其中，南极内陆冰盖最高点被称为 " 不可接近之极 " 的冰穹 A，更是全世界天文学家梦寐以求的观测地点。依托中国南极昆仑站，我国天文学家已率先在此选定了天文台址。
目前中国南极天文台项目正在建设当中。届时在南极冰盖之巅 " 冰穹 A" 地区将安放多台天文望远镜，组成一个望远镜阵。
" 现在在南极已经安置了三台望远镜，将来也会把 2.5m 大视场高分辨率望远镜放在那里。" 温海焜介绍，为了获得良好的大气视宁度，需要把它搭在 15 米高的塔上。但是，南极冰穹 A 的雪层有近 4000 米厚。由于这种望远镜比较重，为了保证望远镜固定牢靠，雪面地基需要非常硬才行。
" 未来，雪粒径仪和雪硬度计还将用于南极昆仑站地区的冰雪地基承载力的测试和判断工作，为南极天文台的建设工作作出贡献。" 温海焜说。