2月4日晚，在北京冬奥会开幕式中，国家体育场“鸟巢”燃起奥林匹克圣火。主火炬正是最后一棒手持火炬，它与由近百块异形屏组成的“雪花”合为一体，在空中旋转上升，这是一次别具匠心的创新。
2月4日晚，第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。这是主火炬。新华社记者 杨磊／摄
冬奥会主火炬的研制操作指挥团队，来自中国航天科技集团有限公司六院。中国航天科技集团也是北京2022年冬奥会、冬残奥会开闭幕式技术支持保障实施单位。
卓越的“科技＋艺术”
研制大火箭的团队遇上小火炬，是否大材小用？火炬项目团队成员丁英仁说：“大与小是两个极端，都不好做。”
燃烧系统是主火炬的核心组成部分，难点颇多。据研制团队成员王亚飞介绍，最后一棒手持火炬（主火炬）要实现与“雪花”的无缝连接；在采取氢气燃料的同时，要控制火焰颜色鲜亮可视；燃烧火焰既要呈现“飞扬”飘逸的微火造型，又要抗风抗雨；主火炬在北京冬奥会期间将持续处于燃烧状态，要保证氢气的不间断供应，实现电、控制信号的连续、稳定、可靠供应与传输；主火炬的熄灭过程也要满足创意的特殊需求等等。
2月4日晚，第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。这是最后一棒火炬手迪妮格尔·衣拉木江（左）和赵嘉文将火炬嵌入“大雪花”中央。新华社记者 李尕／摄
针对这一系列难题，研制团队发挥航天工程研发管理经验，从局部关键技术开始，逐步推进到分系统的研发，并经过必要测试环节后定型，对关键环节也进行了冗余设计。
例如，针对火焰颜色可视化需求，研制团队采用“焰色反应”机理，在氢气火焰区中以特殊方式植入微量显色剂配方，利用碱金属中的原子受热发生能量跃迁的原理，以安全、环保的方式实现氢气火焰的可视性；采用线性多点式耦合燃气分配技术，实现火焰“飞扬”飘逸的造型；在“雪花”异形屏方面，采用彩LED直显屏方案，使每个发光点颜色、亮度独立可控，出光面根据舞美造型随型设计兼顾美观镂空，实现灯光图案的多彩变化……
最终，主火炬在外观优美灵动的基础上，实现了手感舒适度、功能完整性的平衡。火炬外形设计师对此给予高度评价：“火炬内部结构丝毫不亚于外部装饰的美感，足以看出航天工程师们付出的智慧与精力。”
场外火炬台下暗藏乾坤
除了开幕式上的国家体育场内主火炬，“鸟巢”和“水立方”之间的北京赛区颁奖广场、北京市延庆区和河北省张家口市分别装置了3个场外火炬台，在2月4日晚共同揭幕。
2月4日晚，第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。这是位于张家口赛区的北京冬奥会火炬台。新华社记者 骆学峰／摄
在延庆，北京八达岭国际会展中心广场上建起了十几米高的蓝色围挡，很神秘。
围挡里竖起了一座10.6米高的“雪花”，96朵“小雪花”组成圆环，众星捧月般环绕着中心的“飞扬”火炬，6个橄榄枝沿圆环伸展出去，形成“大雪花”的6片花瓣，金属飘带在空中划出流畅的弧线，环抱着“雪花”，地面是直径22米的椭圆形镜面。
“鸟巢”内的主火炬点燃后，3个场外火炬台也撤掉围挡，与公众见面。
地面上流光溢彩，地面下暗藏乾坤。
2月4日晚，第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。这是位于延庆赛区的北京冬奥会火炬台。新华社记者 刘潇／摄
火炬台可分为三大部分：地面的镜面“雪花”台，地下的旋转执行机构，百米外的控制室和供氢系统。在镜面圆盘下，地下旋转机构藏在地坑里，中心电机带动“雪花”顺时针旋转，外圈齿轮带动金属飘带逆时针旋转，烘托中心的主火炬。百米外，一根手腕粗的氢气管从供氢房伸出，连接至地下旋转机构。负责场外火炬台项目的张范解释，外面的粗管是“保护管”，里面真正的氢气管只有手指那么细。
氢气的密度只有空气的1/14，很容易“逃窜”，如果氢气在空气中超过一定浓度，可能会引起爆炸。火炬出厂前，已经历过50毫米降水量的暴雨测试、零下40摄氏度的低温测试、海拔4000米的高海拔测试等可靠性试验，现场还设计了多重保障，确保“万无一失”。
这一次一定要做到最好
航天科技集团六院101所是国内最早进行航天氢能利用技术研究的机构，我国长征火箭的发动机发射前都要在这里接受高强度考核。在航天工程牵引下，101所已成为我国产能最大的液氢生产单位。
“多亏有101所的兄弟们帮忙。”负责主火炬燃烧系统的韩宗捷说，在火炬试验厂房外，101所搭建了冬奥专用加氢台。
北京冬夜天寒地冻，韩宗捷在厂房里裹紧羽绒服。他从30个氢气瓶中随机抽取5个做燃烧验证，筛选冬奥开幕式最后一棒火炬的“芯”。
熬到晚上9点，一起加班的几个兄弟冻得直跺脚。邢科是韩宗捷的备岗，冬奥项目的关键工作、重要场所，他俩都会一起出现。
航天科技集团六院北京11所党委书记李晓峰觉得主火炬研制团队特别不容易，这两年基本没有假期，大家干到现在靠的是一种责任、担当。“一辈子就这一次。”韩宗捷说，这也是主火炬研制团队共同的信念，这一次一定要做到最好。
2月4日晚，第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。这是焰火表演。新华社记者 熊琦／摄
开幕式上音乐响起，“雪花”“飞扬”，外貌精致，内心火热，这是独属于冰晶雪花和奥运火炬的时刻，是北京冬奥会浪漫的“冰与火之歌”。
聚光灯下，旗帜升起，火炬点燃，五环亮相，舞台闪亮。北京冬奥会开幕式上，人们为精彩欢呼，这是北京带给世界的精彩，也是航天送给冬奥的礼物。
（采写：《中国航天报》记者 胡蓝月 《求是》杂志记者 黎海华 审核：吴强 王兆斌）
