科技是奧運金牌的基礎

張田勘

當地時間8月8日晚，第三十二屆夏季奧林匹克運動會閉幕。中國體育代表團獲得38金32銀18銅共88枚獎牌，位列金牌榜和獎牌榜第二位。

中國運動員取得豐碩的奧運成果有多方面的原因，科技是其中一個重要原因。而科技包括科學理念和科學思維、科學訓練、利用科學設備等。從本屆奧運會看，中國全方位地利用科技的力量創造了輝煌的成績，就連一些冷門運動也融入了新科技的元素和力量。

在奧運健兒出征奧運會之前，中國不只是在傳統金牌大戶游泳上投入科技手段，而且在一些冷門項目，如賽艇、帆船等項目上也采用了新的科技手段，如利用風洞來測試和指導運動員進行科學訓練，因此在這幾個項目上獲得了突出成績?？梢哉f，中國的很多獎牌背后凝聚了航天九院、航天十一院等科研單位的大量技術成果。

用航天技術測量運動姿態

今天，體育運動的科技化程度在不斷提高，采用高科技手段進行參數分析、指導訓練，已經被證實為一種可靠而有效的手段，也被全球高水平運動員廣泛采用。無論是傳統游泳項目還是其他運動項目，盡管影像記錄等手段已經比較先進，但還是難以定量獲取運動員的全部運動信息，尤其是無法對關節間轉動這樣的微小變化進行有效辨識。在高手對決中，這些微小動作往往就是決定成敗的關鍵。

蓬勃發展的中國航天技術為體育運動帶來了福音，其中引進風洞技術來監測運動員的訓練和比賽數據就是一個創新。由航天九院13所時代光電公司研發的一套風洞測試系統，其中直接穿戴的姿態測量裝置僅重16克，采用無線數據收發方式，內置電池無須外接電源。整個裝置包括慣性導航分系統、定位與測速分系統、視頻采集分系統、數據綜合分析系統四部分，能分別測量運動員姿態、位置與速度，同時實現運動視頻拍攝、數據集成解算和三維模型驅動功能。

在這些測試中，慣性導航分系統是核心組成部分，主要測量運動的姿態信息并輸出三維姿態參數，可以獲得運動員每一秒的姿態、呼吸情況，以及在泳池里每一次往返的劃頻、劃幅、劃次、轉身時間等多項技術參數，能對每個動作進行精細量化評估。

其實，運動員佩戴風洞測量裝置是可以在水中實時監測姿態和數據的，但是在水中實時姿態下，運動員受到的阻力沒有特別完備的量化數據。在岸上的風洞試驗可以將泳姿和對應阻力實時結合起來，形成更加全面、立體的參數系統。

在出征奧運會之前，游泳隊的6位名將徐嘉余、劉湘、楊浚瑄、張雨霏、閆子貝、余依婷就參與了試驗。風洞試驗模擬游泳過程中所受流場，開展典型游泳速度下不同技術動作姿態和阻力的測試。6位運動員分別完成了站立姿態下不同送胯角度測試和游泳姿態下不同技術動作測試。風洞測試系統順利收集到這6位頂尖運動員的全部數據。

經過科學分析和歸納，研究人員發現了在典型游泳速度下運動員不同姿態所受阻力的規律。以這些科學數據為基礎，教練團隊為每位運動員制訂了更好的訓練方案，尤其是針對運動員身體流線，優化了他們的技術動作。

顯然，這一科技手段和其他科學方式提高了運動員的成績。在本屆奧運會上獲獎的游泳運動員，大部分參加了風洞測試和訓練?？梢哉f，風洞測試和訓練為游泳運動員獲得好成績作出了重要貢獻。

風洞助力健兒“艇”爭氣

同樣，航天技術也為賽艇運動員提供了新的科學訓練的基礎，進而獲得實踐檢驗，取得了好成績。

在7月28日東京奧運會賽艇比賽女子四人雙槳項目決賽中，中國的陳云霞、張靈、呂揚、崔曉桐四人組合以巨大優勢成功摘金，同時創下世界最好成績。這也是中國隊時隔13年后在這一項目上再次奪冠。同日上午，在男子賽艇雙人雙槳項目中，中國隊張亮、劉治宇拿下銅牌，這是中國歷史上第一枚男子賽艇奧運獎牌。這兩枚獎牌都是歷史性突破，它們的后面也有科技的助力。

為了指導賽艇運動員科學訓練，中國航天十一院專門研發了針對賽艇的風洞測試系統。不過，四人賽艇的風洞試驗項目難度較大，因為賽艇長達12米，安裝配套裝置相當復雜，而且試驗速度僅有6米/秒，載荷只有幾千克，要求分辨率高。另一方面，賽艇、運動員及支撐裝置的重量則高達900千克，因而測試難度極大。

同時，風洞試驗要求模擬真實的比賽條件，即在風洞中模擬水面狀態，而且只測量水面以上部分的氣動力。為此，十一院低速風洞實驗室針對四人賽艇風洞試驗項目的要求，研發了一套基于氣浮裝置的三維力測量平臺，測力裝置能滿足高精度、小載荷風洞測試項目的要求。這套系統能模擬運動員抓水、驅動、出水、回槳等不同動作姿態的氣動力大小，并對4名運動員不同編隊組合對氣動阻力的影響進行試驗，為運動員科學訓練提供了參考。

同樣，這套風洞測試系統也適用于賽艇雙人項目。因此，在本屆奧運會上，中國賽艇運動員獲得了一金一銅的突破性成果。

7月31日，中國選手盧云秀在女子帆板RS：X級項目中奪得冠軍，這枚金牌后面同樣有風洞試驗的技術，還有國家計算流體力學實驗室實驗以及模擬訓練系統的貢獻。這些研究和技術在對帆船帆板的特性以及建立帆船訓練試驗數據分析等方面都立下了汗馬功勞。

在獲得大量風帆氣動力、船體水阻力以及帆船航行姿態、船速等關鍵科學數據后，研究人員利用這些數據對訓練器材進行三維建模研究，對帆板及帆船船體受力開展了詳細的對比計算分析，為國家隊器材選擇提供科學建議。

過去，帆船帆板運動員訓練只憑傳統經驗，或者通過比較簡陋的錄像進行分析和研判，但是這些方法都不能獲得詳盡的和更為科學的參數。因此，在東京奧運會之前，研究人員通過空氣動力計算分析技術，針對風帆的影響區開展計算分析，獲取了不同位置風帆帶來的風場特性，為運動員在行駛區域的選擇上提供科學理論。這樣的科學訓練和比賽，讓運動員能大幅度提高成績。

其實，風洞技術早在10多年前就在一些體育強國中應用于運動員的訓練和比賽，英國、德國、美國、加拿大、日本等國在體育運動中應用風洞技術比較早。英國的自行車風洞設備，幫助其運動員在倫敦奧運會上大顯身手。日本利用風洞技術指導速滑團隊追逐賽運動員訓練，在2018年平昌冬奧會上打破世界紀錄，獲得金牌。

而風洞模擬是科技和經濟的比拼，低速風洞模擬和研究需要花費大量人力、物力，沒有一定的經濟實力和科技水平，難以進行這樣的研究。而且，低速風洞模擬和研究又是在先進的大型高速風洞研究基礎上發展和建立的，把這樣的技術專門用于體育運動研究，如果沒有航空航天技術的支撐，是不可能進行的。因此，未來隨著中國航空航天領域的發展，還會有更多的航空航天技術用于體育運動研究。

高水平運動員科學地研究自己

本屆奧運會中國健兒能獲得大量獎牌還有另一種科研力量的支撐，即高水平運動員自己（和團隊）研究自己，從而進行科學訓練，并取得優異成績，最典型的就是蘇炳添。

早在2019年，蘇炳添就在《體育科學》期刊上以第一作者的身份發表了論文《新時代中國男子100m短跑：回顧與展望》。這是蘇炳添以自己為研究對象的論文，研究者當然不只是蘇炳添，而是有一個研究小組，而且蘇炳添的訓練和研究都有一個團隊在支撐和幫助他。

蘇炳添團隊聘請了美國科研型教練蘭迪·亨廷頓，針對蘇炳添的特點進行了以“冠軍模型”為指導的訓練，通過高科技儀器和設備對運動員體能、技術、恢復等各個環節進行全方位監控，發現問題，尋找差距，制訂個性化的訓練方案，彌補短板，進而全面提升運動員的競技能力。

蘇炳添從2017年11月與蘭迪教練合作，后者發現和找出了蘇炳添體能的弱點，包括股后肌群力量和踝關節力量不足、主動下地速度和發力速率偏慢，還有技術的短板，包括起跑姿勢不合理、前7步步長偏小、扒地技術不合理、全程呼吸和速度節奏不佳等問題，制訂了有針對性的訓練方案。

經過一年多的有針對性訓練，蘇炳添在這些體能要素和技術參數方面都取得了明顯進步，也讓蘇炳添一次又一次地跑進10秒大關。從2015年至今，蘇炳添有10次跑進了10秒大關，大部分是在2017年之后取得的成績。

中國運動員在本屆奧運會上取得的優異成績，既是刻苦訓練的回報，更是利用科技手段訓練的成果。這樣的思路和做法必將進一步堅持下去，未來也會讓中國運動員取得更多更好的成績。

（責任編輯：白玉磊）