Khi số báo đến tay bạn, Thế Vận Hội Mùa Đông Sochi 2014 đang chuẩn bị bước vào lễ bế mạc. Điểm lại những vinh quang của các quốc gia hay các vận động viên cùng những huy chương là câu chuyện và bình luận của những trang báo thể thao. Còn trên chuyên mục hôm nay, chúng ta thử nhìn đến góc cạnh khoa học và kỹ thuật của khoa học đá đông tại Sochi nói riêng, hay các cuộc tranh tài thể thao mùa Đông, một yếu tố đóng góp thầm lặng nhưng đầy quan trọng đến những cuộc tranh tài hào hứng này.
Nếu người ta còn đang bàn tán hay dự đoán về hiệu quả kinh tế của một chi phí khổng lồ trên 50 tỉ đô la dành cho việc chuẩn bị cho những cuộc tranh tài thể thao của hàng ngàn vận động viên đến từ khắp thế giới tại Thế Vận Hội mùa Đông 2014 đang diễn ra tại Sochi dọc bờ biển Đen của nước Nga đã và sẽ đem lại kinh tế nước Nga như thế nào, thì một điều chắc chắn rằng, Nga đã tự mình học được rất nhiều từ những khoa học gia, chuyên gia hàng đầu của thế giới đã sang Sochi phụ giúp về những khoa học ứng dụng cho các môn tranh tài thể thao mùa Đông cùng rất nhiều kỹ thuật cao liên quan đến vấn đề an ninh, thông tin liên lạc, giao thông, xây dựng cùng các lĩnh vực khác.
(từ trái) Mark Callan, Hans Wuthrichvà Eric Montford, đang theo dõi tình trạng sân băng tại Sochi 2014 – nguồn news.yahoo.com
Một trong những kỹ thuật này là khoa học về đá đông (science of ice), được ứng dụng cho các cuộc tranh tài thể thao mùa Đông nói chung. Khoa học về đá đông phức tạp hơn như sự quen thuộc của nước và đá, khi các nhà khoa học và hoá học đưa ra những lý thuyết khác nhau về đặc tính của nó, cũng như chưa giải mã hết về lý và hoá tính của chúng. Như việc tại sao nước nóng lại mau đông trên đá hơn nước lạnh, một kỹ thuật mà các kỹ sư đang sử dụng và có vẻ bằng thực nghiệm và kinh nghiệm hơn mà chưa đưa ra các lý thuyết lý giải? Cũng như câu hỏi rằng tại sao đá đông lại trơn trượt, các nhà khoa học chỉ tin rằng các lớp vi phân tử của nước trên bề mặt của đá đã tạo nên sự trơn trượt nhưng chưa chứng minh cặn kẽ. Nhưng dù vấn đề lý thuyết vẫn còn là các nghiên cứu khoa học lâu dài, khoa học ứng dụng về đá đông cũng đã được sử dụng như một kỹ thuật quan trọng để tạo và duy trì độ đông đá chính xác và cần thiết các loại sân băng tại các Thế Vận Hội mùa Đông. Trong số 15 môn thi đấu tại Sochi lần này, đã có đến 8 môn thi đấu trên bề mặt đá, trong đó nhiều môn thi đấu quan trọng như trượt băng nghệ thuật, khúc côn cầu, trượt băng tốc độ, đua xe trượt băng…
Mỗi loại sân băng, cần một kỹ thuật khác biệt – nguồn nbc.olympics.com
Nếu nhìn vào thì bề mặt các loại sân thi đấu này có vẻ chỉ là nước đá và các sân băng thi đấu cho những môn thi đấu mùa Đông kể trên đều giống nhau khi chỉ cần làm đông đá và giữ nhiệt độ âm cho chúng không tan chảy, thì có lẽ Nga đã không phải cất công mời những nhóm chuyên gia chọn lọc đến từ nhiều nước trên thế giới, có sự am hiểu và kinh nghiệm chuyên sâu trong các môn thể thao cùng việc thiết kế các sàn đấu cho mỗi môn thể thao này. Vì với những vận động viên thi đấu, nếu độ ẩm và nhiệt độ sân băng chỉ thay đổi vài độ hay độ mỏng dày của đá cách biệt vài mi-li-mét, cuộc tranh tài và kết quả cuộc thi của họ đã có thể khác đi. Cũng như nếu sân băng thi đấu trượt băng nghệ thuật cần độ mềm xốp của đá để các vận động viên có những bước nhảy lộn hay tung hứng lả lướt trên băng thì sân băng trượt tốc độ cần có độ đông cứng cao, trong khi sân băng cho những trận khúc côn cầu cần giữ sao cho có độ thật trơn để con chuyền puck có thể trượt đi dễ dàng. Để tạo được các môi trường khác nhau như vậy, các kỹ sư đã thay đổi nhiều kỹ thuật đông đá khác nhau. Ví dụ như các kỹ sư Nga làm đông bề mặt sân trượt băng nghệ thuật bằng một lớp nước nóng như nói trên để tạo sự mềm xốp cho đá, trong khi với môn ném banh đá trên băng (curling) thì phải dùng nước lọc không có calcium hay magnesium để đông đá… Một điều khó khăn khác là trong khi tìm các kỹ thuật để tạo và giữ độ lạnh và ẩm sân băng phù hợp cho môn thi đấu thì các thiết kế phải giữ không khí chung trong cả vận động trường đủ khô và người xem lại không bị lạnh.
Wuthrich, Montford, bảo trì lại sân giữa hai trận đấu curling – nguồn news.yahoo.com
Wuthrich, Montford, bảo trì lại sân giữa hai trận đấu curling – nguồn news.yahoo.com
Nguyên tắc thiết kế chung của các sân băng này có thể hiểu như nguyên tắc thiết kế và vận hành một tủ lạnh khổng lồ nằm sâu phía dưới sân băng để tạo sự đông đá. Tuy nhiên việc đông đá này không trực tiếp như trong tủ lạnh và không đơn giản như việc tạo đá cục trong tủ lạnh mà phải qua không dưới mười hai lớp đông đá cùng sự kết hợp các kỹ thuật riêng biệt về điện lạnh, điện tử, hóa học, vật lý học, vật liệu học, cơ khí… khi có vài giai đoạn phải cần tạo ra lớp đá chỉ 0.8 mi-li-mét. Các loại nước sử dụng để đóng băng phải gởi đến các phòng thí nghiệm để kiểm định nồng độ kiềm cùng các hợp chất hóa học trong nước hoặc phải qua những quá trình tinh lọc theo các quy trình khác nhau, tùy vào mục đích tạo đá đông cho loại sân thi đấu nào.
Với sàn băng tốc độ (speed skating), lớp đá bề mặt phải thật lạnh và rất mỏng để vận động viên thi đấu có thể trượt ở tốc độ tối đa – nguồn news.nom.co
Việc tạo ra sân băng cho môn ném banh đá xoáy trên băng (curling) được cho là khó khăn nhất trong các môn thi đấu. Với banh (tảng) đá tròn có tay cầm nặng đến 44 lbs, nếu sân băng không đủ láng và phẳng thì ma sát sẽ giữ tảng đá chạy chỉ nửa sân cho dù vận động viên có cố quăng mạnh đến cỡ nào. Sau khi cào thật phẳng sàn băng và kiểm tra bằng tia laser, các kỹ thuật viên phải phun nước từng inch một để tạo ra các tinh thể li ti làm giảm ma sát của banh đá. Với sàn băng tốc độ (speed skating), lớp đá bề mặt phải thật lạnh và rất mỏng để vận động viên thi đấu có thể trượt ở tốc độ tối đa. Với sân thi đấu khúc côn cầu (hockey) thì phải làm sao mặt đá không quá cứng, không quá mềm lại vừa không quá khô để giữ các vận động viên thi đấu có thể lướt đi không bị trơn trượt nhưng đồng thời lưỡi giày không bị dính để có thể tham gia đủ trận đấu, vì theo tính toán, một vận động viên có thể trượt băng một chiều dài đến 200 dặm trong mỗi trận đấu. Để tạo được điều này, nguồn nước phải có hệ thống lọc bớt oxygen và các khoáng chất có thể làm xốp băng.
Trượt băng nghệ thuật cần sân băng có độ mềm xốp – nguồn haaretz.com
Việc tạo ra các sân băng này được coi là cần sự tỉ mỉ, chính xác và nhiều kiên nhẫn khi từng lớp nước đá một được tạo ra riêng rẽ và theo từng mỗi inch. Nhiều người gọi đây là khoa học chính xác dù rằng tạo ra sân băng cho cả sàn thi đấu rộng lớn khi có những lớp đá đông chỉ dày 0.8 mi-li-mét như đã nói trên. Với hàng triệu người theo dõi các thi đấu các môn thể thao này, chỉ có các cầu thủ hay vận động viên đang thi đấu hay dành huy chương là những người hùng, nhưng đàng sau các trận tranh tài các môn thể thao mùa Đông này là hàng trăm, hàng ngàn chuyên gia đã tạo ra các sân băng và tiếp tục theo dõi, bảo dưỡng và giữ cho các sàn thi đấu ở vào tình trạng hoàn hảo nhất trong suốt mùa thi đấu. Và sau khi Olympic bế mạc, nếu các vận động viên quay về với những trung tâm huấn luyện để chuẩn bị cho những mùa thi đấu mới thì những chuyên gia thầm lặng này lại cũng ngồi lại với nhau để học hỏi, truyền đạt kinh nghiệm lẫn nhau để tìm ra những kỹ thuật mới trong việc chế tạo ra các sân băng thi đấu trong tương lai.
Với sân thi đấu khúc côn cầu (hockey) thì phải làm sao mặt đá không quá cứng, không quá mềm lại vừa không quá khô – nguồn news.yahoo.com
ĐYT