Dette blogindlæg udforsker hemmeligheden bag den exceptionelle iskvalitet, der blev vist frem ved vinter-OL i PyeongChang, og beskriver de videnskabelige principper, der giver kunstig is en struktur, der er helt anderledes end naturlig is, og forklarer forskellene i de betingelser, der kræves for hver sport.
For længe siden sluttede vinter-OL i Pyeongchang, der blev afholdt i Sydkorea fra 9. til 25. februar 2018, med succes og begejstrede anmeldelser fra adskillige internationale medier. Intel brugte sværmflyvningsteknologi med 1,218 droner til at skabe et olympisk droneflag på himlen under åbningsceremonien. Vinter-OL-maskotten i PyeongChang, 'Suhorang', opnåede global popularitet, og plysdyr blev fuldstændig udsolgt i de officielle merchandisebutikker. Derudover modtog disse OL topkarakterer ikke kun for sin popularitet, men også for sine rekorder. Under vinter-OL i PyeongChang i 2018 blev der slået tre nye verdensrekorder og 25 nye olympiske rekorder i træk inden for issport. Dette er det højeste antal nye rekorder siden vinter-OL i Vancouver i 2010 (2 nye verdensrekorder, 21 nye olympiske rekorder) og overgik endda vinter-OL i Sochi i 2014 (11 nye olympiske rekorder). Den primære årsag til den daglige strøm af nye rekorder var uden tvivl den fremragende iskvalitet på arenaerne. Den britiske skøjteløber Elise Christie og den japanske skøjteløber Nao Kodaira, der trænede i Gangneung Ice Arena og Speed Skating Oval, udtrykte også tilfredshed og sagde: "Iskvaliteten er virkelig god. Det føles som om, at verdensrekorder vil vælte ud." Så hvordan blev denne is, der er så universelt rost i Pyeongchang, skabt?
Isen i skøjtebanerne dannes i den stik modsatte retning af is, der fryser naturligt på søer eller floder. Først skal vi undersøge forholdet mellem faseændring og densitet i materialer. For de fleste stoffer gælder det, at når temperaturen falder, og tilstanden ændrer sig fra flydende til fast stof, mindskes afstanden mellem partiklerne, hvilket øger densiteten. Men når vand størkner fra flydende til fast stof, danner de frit bevægelige vandmolekyler en hexagonal struktur, hvilket skaber tomme rum. Dette øger faktisk volumen og mindsker densiteten. Når istemperaturen stiger og begynder at smelte igen, fyldes de fleste af disse tomme rum ved smeltepunktet. De resterende tomme rum fyldes først, når vandtemperaturen stiger til 4°C, og densiteten falder igen efter 4°C. Derfor har vand, i modsætning til de fleste stoffer, sin højeste densitet ved 4°C.
Når vandet afkøles, forekommer konvektion, indtil det nederste lag når 4°C. Når det nederste lag når 4°C, stopper konvektionen. Selv hvis overfladevandet derefter falder til 0°C og fryser, flyder isen oven på vandet. Dette princip forklarer, hvorfor naturlig is dannes fra overfladen og ned. Ved at anvende dette princip ser vi, at for at fryse en meget tyk skøjtebane helt ned til gulvet på én gang, skal indetemperaturen være ekstremt lav.
Is til skøjtebaner skal dog fryses nedefra og op, hvilket er i modsætning til naturen. Først lægges kølerør med jævne mellemrum på betongulvet. Derefter cirkuleres et kølemiddel kaldet ethylenglycol gennem disse rør for at sænke gulvtemperaturen til -15 til -10 °C. Vand sprøjtes derefter let på overfladen for at danne et tyndt lag islag. Urenheder og luftbobler stiger op til overfladen, hvor de skrabes af med en resurfacer. Denne proces med at fryse et tyndt lag, skrabe og genfryse gentages. Når et 1 mm tykt islag er dannet, påføres hvid maling ovenpå. Afhængigt af begivenheden markeres huslinjer eller startlinjer. Derefter skal et tyndt lag is påføres malingen for at skabe en flad, solid overflade. Ved let at sprøjte vand som regn i ca. 10 minutter dannes et tyndt islag på ca. 0.2 mm. Selvom den nødvendige istykkelse varierer fra sport til sport, er det generelt nødvendigt med hundredvis af gentagelser af opbygningen af disse tynde islag for endelig at færdiggøre en skøjtebane.
Årsagen til at påføre flere lag tynd is er at skabe fast is, der er mindre tilbøjelig til at revne. Hvis for eksempel 3-4 cm vand blev hældt på og frosset på én gang, ville vandmolekylerne, der danner isen, forbinde sig i en sekskantet struktur. Dette gør isen tilbøjelig til at revne, selv ved mindre stød, hvilket udgør en risiko for, at hele skøjtebanen splintres. Derfor er den delikate proces med at danne is lag for lag afgørende. Denne metode muliggør også dannelse af ren is, fri for urenheder og iltbobler. Hvis iltkoncentrationen i isen stiger, bliver den uigennemsigtig, svækkes i styrke og reducerer varmeledningsevnen, hvilket forhindrer korrekt overførsel af kulde fra gulvets kølerør. Derfor er det afgørende at skabe iltfri is.
Når isoverfladen er færdig, er det også altafgørende at opretholde den optimale overfladetemperatur på isen, sammen med fugtigheden og temperaturen inde i arenaen. Den krævede iskvalitet varierer for hver disciplin - short track, hurtigløb på skøjteløb, kunstskøjteløb, curling - og isens tilstand påvirker præstationen betydeligt med krævende specifikationer for hver sport. For det første bestemmer isens overfladetemperatur dens styrke. Is, der holdes ved temperaturer mellem -8.3 °C og 5.0 °C, klassificeres som hård is. Denne iskvalitet muliggør hurtigere og mere jævn skøjteløb. Standarden for denne 'hårdhed' involverer dog en meget delikat og krævende tilstand: den skal være tilstrækkelig hård til at modstå den kraft, atleter udøver, når de skubber fra startlinjen, men ikke så stiv, at skøjtebladene glider. Omvendt betragtes is, der holdes ved temperaturer mellem cirka -4.4 °C og 1.7 °C, som blød is. Mens blød, bøjelig is har den ulempe, at den har en ujævn overflade, kan den absorbere stødet under landinger efter højdespring i kunstskøjteløb. Skøjteblade graver dybere ned i blød is end i hård is, hvilket resulterer i større friktion og modstand, hvilket sænker hastigheden.
For det andet kan luftfugtigheden i arenaen også påvirke skøjteløbernes hastigheder. Høj luftfugtighed i issportsgrene forårsager dannelse af rim på isoverfladen, hvilket skaber ujævnheder. Skøjterne sætter sig fast i disse ujævnheder, hvilket gør det svært for skøjteløberne at kontrollere deres hastighed. Omvendt, hvis arenaens indre er for tørt, fordamper al den fugt, der gør isen glat, hvilket potentielt forstyrrer konkurrencen. Derfor er det afgørende at opretholde den indendørs luftfugtighed på et passende niveau. For at opnå dette installeres affugtere, der absorberer fugtig luft og fugt, inde i arenaen.
Lad os nu undersøge de isforhold, der kræves for hver skøjtedisciplin. Short track-konkurrencer skal have en fast overflade, der er cirka 3.5 cm tyk og holdes ved en temperatur på omkring -5.5 °C. Hvis isen på en short track-bane er for blød, graver skøjteløbernes skøjter for dybt ned i isen under sving, hvilket forhindrer dem i at nå fuld fart og øger risikoen for fald betydeligt. Bae Ki-tae, iskvalitetschefen, forklarede: "Under short track-løb sprøjtes der konstant vand for at reparere isoverfladen, hvilket får den til gradvist at tykne. Is, der er for tyk, er dog vanskelig at kontrollere temperaturmæssigt, så vi laver den i starten tynd." Istykkelsen til hurtigløb på skøjter er cirka 2.5 cm til 3.0 cm, og temperaturen skal holdes mellem -9 °C og -5 °C. I hurtigløb på skøjter betyder god is hurtig is. Den skal være tilstrækkelig hård til at modstå kraften fra skøjteløberne, der skubber fra, men overfladen skal være meget fint smeltet for at skøjteløberne kan glide glat. Selvom begge discipliner er rekordkonkurrencer, er isen på hurtigløbsbaner hårdere, fordi de lige baner er længere, der kræves højere hastigheder, og der er relativt færre situationer, der kræver hastighedskontrol under løbet.
Isen på en kunstskøjtebane er tykkere, omkring 4.5 cm til 5 cm, og kræver blødere is ved en temperatur på -3 °C. Hvis istemperaturen på en kunstskøjtebane er for lav, hvilket gør den så hård, at den ikke let smelter under trykket fra skøjtebladene, kan der dannes revner på isoverfladen, når en skøjteløber hopper kraftigt og lander. Blød is er afgørende i kunstskøjteløb, fordi den skal fungere som en stødpude for at absorbere sådanne stød.
Isoverfladen i curlingbaner kaldes en 'curling sheet' og har helt andre egenskaber end skøjtebaner. Mens en skøjtebanes isoverflade typisk er færdig på omkring to dage, tager det mellem fire og ti dage at bygge en curling sheet. Dette skyldes, at isoverfladens planhed er mere kritisk i curling end i nogen anden sport. Derfor fryses isen i lag over 4 til 5 separate faser. Derudover udføres en proces kaldet 'pebbling', hvor små isgranuler kaldet 'småsten' drysses på isoverfladen. Disse småsten er afgørende for, at curlingstenene kan glide glat hen over isen og naturligt krumme indad eller udad.
Iskvalitet bliver en vigtig variabel i vinter-OL-konkurrencer. Ved vinter-OL i Sotji i 2014 var isen overdrevent blød og ujævn med adskillige huller, hvilket forårsagede hyppige fald blandt atleter. Især scener med topudøvere som kunstskøjteløberen Yuzuru Hanyu og shorttrack-skøjteløberen Park Seung-hui, der snublede på isen, blev optaget flere gange. OL i Pyeongchang lærte af lektien fra legene i Sotji, hvor problemer med iskvaliteten på trods af massive investeringer førte til dårlige evalueringer. Gennem omhyggelig ishåndtering gennem hele processen - herunder ikke kun den præcisionskonstruerede isoverflade, men også installation af avancerede isfremstillingsfaciliteter til overvågning af isens tilstand i realtid og LED-belysning for at minimere varme - lykkedes det arrangørerne at skabe et sted, der opnåede verdensomspændende anerkendelse fra atleter. I betragtning af at isens egenskaber kan bestemme resultatet af konkurrencer, skal et så højt niveau af streng iskvalitetsstyring opretholdes til fremtidige vinter-OL.
