奥运史上首次！机器人水下火炬传递“黑科技”独家揭秘

中青报·中青网记者 张茜

“水火相融”成真了！

2月2日，北京冬奥会火炬接力开始传递，奥运历史上首次水下机器人火炬对接吸引了无数网友的目光，看到“水火相融”的情景，网友在“激动”“骄傲”的同时，脑袋里也冒出了一连串问号：火怎么能够在水下点燃？水下火炬烧的是啥燃料？这款火炬是谁研发的？

中青报·中青网记者独家联系到研发团队——中国航天科工三院31所，该所研究员、“科技冬奥”特种火炬技术研究与研制课题负责人张波对网友关心的问题一一做出解答。张波所在的单位，是专业从事空天动力技术研究的航天高科技企业，用他们的话说，“燃烧技术正是我们航天动力人的看家本领”。

2022年2月2日，北京冬奥公园，火炬交接由水陆两栖机器人与下一棒水下变结构机器人共同完成。视觉中国供图（视频截图）

水下火炬重点在于“防水”和“补氧”

张波介绍，初中物理课上讲过，燃烧需要可燃物、助燃剂、点火源3个条件，此次火炬研发也是从这几方面入手。

2月2日下午，北京冬奥公园，火炬从254棒火炬手安国雨手中传给水陆两栖机器人，水陆两栖机器人“举”着点燃的火炬下水，和变结构机器人在水下完成对接，而后另一只机械臂伸出水面，将奥运圣火传给255棒火炬手安香怡。

火种在空气和水中皆顺利燃烧。张波说，让火在水下实现燃烧最重要的因素，就是“防水”和“补氧”。

“防水”是指保护点火源，也就是给火制造“无水环境”。张波说，火种被放置在一个“筒”状的“空腔”中，燃烧的火焰周围，包裹了一层“气膜”一样的气动防水罩，正是这两项设计保证了奥运圣火与水“隔绝”，顺利在水下燃烧。

此外，水下氧气条件不足，火炬燃烧器还自带了助燃剂，为奥运圣火燃烧补充足够的氧气。

燃料是“高纯度家用液化气” 创下国际首次

火炬到底烧的是什么燃料？不少网友根据以往奥运火炬传递的经验展开猜测。

其实，奥运历史上首次采用水下特种火炬的，是2000年澳大利亚悉尼奥运会，之后2014年俄罗斯索契冬奥会和2018年韩国平昌冬奥会也采用了水下火炬。2014年俄罗斯索契冬奥会首创火炬水下传递，2018年韩国平昌冬奥会首创机器人火炬手。

但是，北京冬奥会的水下火炬传递与以上两种技术路线并不相同。张波介绍，这次该团队选择了气态燃料——丙烷，也就是“高纯度家用液化气”。

据他介绍，水下火炬如果采用固体燃料，燃烧中很难避免出现烟雾污染。张波说此次之所以选择丙烷，是为了解决火焰可以同时在空气和水下两种介质中维持较长时间、并且没有污染燃烧的问题。

2022年北京冬奥会不仅是奥运史上第一组水下机器人火炬手——由机器人进行火炬水下传火，同时，此次研发的特种火炬，也是“国际上首支无烟燃烧的绿色清洁水空跨介质火炬”。

难度堪比空间站的舱体对接

火炬麻雀虽小，五脏俱全。

张波说，从技术原理和系统组成上看，水下火炬完全可以类比一个小型的气体燃料发动机。该发动机在实现了水下燃烧的同时，还通过一系列控制机构和程序，实现了与机器人的集成和自动控制。

张波表示，空间站对接是在真空中，而水下火炬的对接还要考虑水流扰动问题，从这个角度来看，这次火炬对接，比空间站的舱体对接还难，“对火炬对接的精准度和稳定性要求极高”。

在零下20多摄氏度的冰面上搭帐篷元旦除夕在试验中度过

火炬研制任务艰巨，时间紧张，特别是2021年10月到火炬正式传递之前，研发团队一直在密集进行火炬同多型机器人的集成联合试验。

张波说，在这期间，团队全体成员几乎没有休过一天假。为了模拟真实传递环境，团队在沈阳抚顺大伙房水库结冰的冰面上开展试验，零下20多摄氏度的天气，没有人烟的郊外，帐篷就安扎在冰面上，团队每天沿着湖边小路和冰面，靠人力把设备搬运至试验区域。在那里，下午5点天就黑了，而团队往往每天晚上八九点才能结束当天的任务撤回驻地。

2022年元旦这一天，该团队首次完成了两栖机器人与变结构机器人首次户外条件下的水下火炬传递，在冰面上度过了一个难忘而特别的新年。除夕当天，团队为火炬传递做最后的演练，依然在忙碌中度过。

2月2日下午接受中青报·中青网记者电话采访时，张波的鼻音略有些重，但声音很轻松。他说：“其实2008年北京奥运会时，我们就承担了火炬研制工作，当时我刚入职，是看着前辈干的，这次我亲身参与其中，感到非常荣幸。我们所建所64年，一直都在致力于动力产品的创新。此次成功，也是对我们研发能力的验证。”

他告诉记者，连续数月身处冰天雪地，在真实环境下集中测试、完善技术细节，才换来最终圆满完成水下机器人传递火炬任务，向世界展示了科技奥运的独特魅力。

来源：中国青年报客户端