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從永定門到天安門再到鳥巢15公里的距離，29個金色的“腳印”留在空中。隨后，紅、綠、白、藍、黃五色組成的巨大動態(tài)“奧運五環(huán)”圖案和紅白兩色從全球征集的2008張“笑臉”也在空中綻放，2008年北京奧運會開幕式焰火燃放達到高潮。
與以往靜態(tài)燃燒的奧運五環(huán)焰火圖案不同，本屆奧運開幕式的奧運五環(huán)焰火第一次“動”了起來------紅、綠、白、藍、黃五色圓環(huán)從不同方位升上天空，在114米高空開始套在一起，隨即逐步形成“奧運五環(huán)”圖案并運行到170米的高空。
“開幕式焰火通過科技立項研究，完成并運用了空氣（無火藥）發(fā)射芯片焰火彈、無煙/微煙焰火、精確膛壓發(fā)射空中動態(tài)組圖焰火等高科技技術(shù)，體現(xiàn)了科技奧運�！北本⿰W運會開閉幕式焰火團隊專家組組長趙家玉向記者解析了焰火表演的科技含量。
趙家玉是北京理工大學爆炸科學與技術(shù)實驗室負責人，也是煙花爆竹標準化委員會核心專家。從2007年起，他作為項目負責人，參加了國家科技支撐計劃奧運科技專項課題“北京奧運會開閉幕式焰火關(guān)鍵技術(shù)研究”，目前已經(jīng)申請了10多項專利。此外，他還是本屆奧運會主火炬點火團隊的主要成員。
趙家玉說，以往奧運會也有奧運標識被應(yīng)用到焰火的燃放，但基本上都是將在地面固定好煙管，裝好焰火彈，同時點火，以便在天空中制造出奧運五環(huán)效果。“我們通過科技攻關(guān)，掌握了動態(tài)空中焰火組圖技術(shù)，讓五環(huán)動起來了。”
據(jù)介紹，用于“奧運五環(huán)”的特效煙火彈采用了新的發(fā)光體藥劑配方和制造工藝，比普通焰火在空中燃燒3-4秒延長了近一倍，實現(xiàn)了長燃時、長留空，大大提高了觀賞性。
“奧運五環(huán)”煙火彈分三層，最外層為黯然點火藥，也就是說，煙火彈從發(fā)射到升至100米高空時，遠距離觀賞者是看不到的。煙火彈上升到100米高空后，第二層點火藥開始燃燒，這層火藥燃燒速度非�？�，觀眾會在這一刻突然看到煙火彈，震撼效果強烈。隨著煙火彈快速上升，第三層高亮度銀白色火藥開始燃燒，焰火圖形變大變亮，一個直徑70米的巨大的環(huán)形圖案最終形成。
發(fā)射“奧運五環(huán)”煙火彈時，5個發(fā)射器每個炮位相隔90米，同時發(fā)射，五環(huán)圖案從114米高空開始靠近并套在一起，在134.68米高空套完，形成最長250米的五環(huán)相連圖案，再到170米的高空運行完，觀眾能看到的只有5、6秒的時間，但這也是震撼、壯觀的5、6秒。
奧運會開幕式上的“笑臉”也屬于不規(guī)則動態(tài)焰火。趙家玉說，“笑臉”發(fā)射器類似人臉圖形：外環(huán)有32根發(fā)射管，形成臉部輪廓；內(nèi)環(huán)上部有兩個發(fā)射管，就像的眼睛，下部是8個發(fā)射管，類似微笑時的嘴巴。42個發(fā)射管同時發(fā)射，在距地面180米的高空呈現(xiàn)出最大長度80米的“笑臉”，全程5秒鐘。
趙家玉說，“笑臉”分紅白兩種顏色，但眼睛部位的藥劑分不同顏色，顏色的變換，在觀眾看起來就像在眨眼微笑。
趙家玉說，在試驗階段，有公司提出用禮花彈打出“笑臉”圖案，這種常規(guī)技術(shù)也可以，但禮花彈在空中的位置不能固定，隨機性強。更重要的是，要讓若干個煙火彈在同一時刻燃燒，就必須解決發(fā)射裝備問題。
趙家玉提出大膽設(shè)想，經(jīng)過眾多專家和技術(shù)人員的不斷研制，最終研制了矩陣式“焰火膛壓精確發(fā)射系統(tǒng)”。同時，武警北京總隊焰火施放分隊的總指揮黃曉文提出將發(fā)射系統(tǒng)從落地式改為車載式，解決了運輸與卸載不便的問題。
所謂“膛壓”，是指火藥氣體燃燒時在槍（炮）身管內(nèi)產(chǎn)生的壓力，膛壓系數(shù)大，出彈快。趙家玉領(lǐng)導的北京理工大學研發(fā)團隊自主研發(fā)的五個發(fā)射裝置，通過控制火藥燃燒時制造的膛壓，實現(xiàn)了對焰火高度的人為控制。相對于傳統(tǒng)的改變藥量的方法，這一創(chuàng)新可以精確控制焰火的高度，“想發(fā)射多高就可以發(fā)射多高”。
趙家玉說，“奧運五環(huán)”、“笑臉”焰火的研究經(jīng)歷了理論設(shè)計、研發(fā)、改進等艱苦的過程，對研發(fā)團隊成員來說，工作到凌晨四點是家常便飯，甚至靠著墻都能睡著。
由于北京市區(qū)內(nèi)嚴禁燃放煙花爆竹，場地選擇成為進行實驗的瓶頸。為了找一個遠離市區(qū)、又安全保密的實驗地點，趙家玉等人常常在晚上驅(qū)車趕到河北的海邊去進行實驗，第二天早上再趕回學校的實驗室。
趙家玉說，在望京地區(qū)西門子大廈燃放是在北京市區(qū)內(nèi)唯一一次試驗。去年年底，趙家玉等人已能打出“五環(huán)”圖形，推薦給奧運會開幕式總導演張藝謀和奧運會開閉幕式視覺特效藝術(shù)總設(shè)計蔡國強。蔡國強想看看焰火到底能打多高，跑到西門子大廈頂層觀看，結(jié)果，焰火的高度足有兩個西門子大廈高，蔡國強當即表示滿意。
趙家玉說，焰火膛壓精確發(fā)射技術(shù)不僅能實現(xiàn)“奧運五環(huán)”、“笑臉”等不規(guī)則圖形，還可以實現(xiàn)漢字等圖形，從理論上說，任何漢字都能表現(xiàn)出來。隨著技術(shù)的不斷成熟，將來人們不用仰頭，而是像看電影一樣看這些美麗的焰火圖形了。
對于承擔建國60周年焰火表演科研任務(wù)的趙家玉來說，用焰火打出漢字的慶賀標語已經(jīng)不太遙遠了，“也許明年國慶時大家就能看到！”
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