聊聊奧運火炬｜聖火容器的誕生，總共分幾步

奧運火炬的傳遞一直是奧運會開啟的標誌。前任奧運選手和傑出民眾一路將聖火從雅典傳遞至開幕式現場，聖火燃起的一瞬即代表奧運會正式啟動。

從1936年柏林夏季奧運會及1952年奧斯陸冬季奧運會開始，除了在整個火炬傳遞過程中展示奧運聖火之外，各東道主國開始用獨特的火炬設計展現最具自身特色的奇思妙想。今年的2020東京奧運會火炬已於7月23日當地時間晚間被如期點燃。

但打造這樣一款極具特色的火炬絕非易事。在接引希臘奧運聖火之前，主辦國家必須為每一位接力火炬手提供完全相同的火炬。整個設計、建模、原型試作、測試及製造過程早在賽事開幕的幾年之前就已然開始。

第一步：設計奧運火炬

奧運火炬的基本要素看似簡單：

燃料罐+排放系統

，以保證

聖

火穩定燃燒；

火焰在傳遞途中必須清晰可見，且不易熄滅

；

必須保證重量易於控制，形狀適合握持

。除此之外的一切均可由主辦城市靈活創造，方案經奧運組委會評審後即可投入使用。

典型的火炬一般長約38至81釐米。

早期火炬材質多種多樣，但

近年來各國更多選擇金屬鋁作為筒體

；當然，

天然木材、其他金屬、玻璃及樹脂也紛紛作為輔材現身於火炬之上。

設計團隊會向奧委會提交多份設計草稿，再由奧委會選出一小部分入圍最終評審。根據設計工作室Barber Osgerby聯合創始人Jay Osgerby的回憶，他們的團隊當初設計火炬時的時間週期很短，只能加班加點嘗試不同材質與設計方案。而他們的最終成果，正是2012年倫敦奧運會的火炬方案。

每款火炬在設計上都需要體現出東道國的特色。

以東京奧運會的火炬為例，設計師吉岡德仁就取材於日本傳統花卉櫻花。據東京組委會稱，吉岡還專門在火炬上使用了回收自2011年日本大地震及海嘯後搭建的臨時房屋中的鋁材。這種回收鋁在每支火炬中的佔比約為30%。

圖：今年2020東京奧運會的火炬由吉岡德仁負責設計，靈感則源自櫻花。這款火炬有30%採用再生鋁製作而成。

奧運火炬設計回顧

在2012年的倫敦奧運會上，三稜狀火炬象徵著卓越、友誼與尊重三大奧運核心價值觀，同時也體現出“更高、更快、更強”的奧林匹克精神。

當然，這裡還有紀念倫敦第三次成為奧運會主辦城市的意義。

每支火炬上有8000個小孔，代表著8000名火炬手縱貫8000英里，從希臘到英國和愛爾蘭的聖火傳遞路線。

圖：為了打造出令人難忘的2012年倫敦奧運會火炬，設計師們在製造前經歷了原型試作、材料評估等多個階段，不斷最佳化設計方案。

2002年鹽湖城冬季奧運會火炬則使用了代表美國西部風格的做舊金屬飾面和代表猶他州開拓史的銅材料。在最初概念稿確定之後，2002年的火炬方案被移交給佐治亞理工學院團隊進行3D建模與原型試作，工業設計高階講師Tim Purdy擔任建模團隊負責人。他回憶道，“我們本來使用3D列印技術製作出兩款火炬原型，”這是為了能親手感受火炬的握持效果。“但當時的3D列印成果無法經受高溫灼烤，所以我們後來又被迫轉回了傳統方法。”

時間快進到2012年，倫敦組委會也考慮過大規模使用3D列印火炬，但最終同樣被迫

採用可靠性更高的金屬焊接+鐳射打孔工藝。

聯手Edward Barber共同設計倫敦火炬的Osgerby表示，“組委會很清楚，奧運火炬體現的是英國的技術力量。當時，3D列印與鐳射燒結技術已經在汽車行業、F1賽車乃至航空領域全面起飛。”雖然Osgerby力主採用鐳射燒結工藝，但組委會最終認為這項技術過於超前，不適合奧運聖火傳遞這樣不容有失的場景。

第二步：點燃奧運聖火

除了外觀設計，火炬內部的燃料罐同樣至關重要。根據當初與Barber Osgerby合作設計2012年倫敦奧運會火炬的工程技術公司Tecosim介紹，燃料罐的大小直接決定著使用哪種燃料及供應系統。

燃料罐必須能夠產生至少10英寸高的黃色火焰，並至少在10分鐘內保持穩定燃料——這又直接影響到美學設計的施展空間。

在選定燃料罐之後，接下來就是考慮使用哪種燃料型別。此前七屆奧運會分別

採用丙烷、丁烷或者二者的混合物作為燃料

。Osgerby表示，2012年倫敦奧運會的火炬設計師曾摸索出一種象草與椰子油混合起來的綠色替代燃料，但由於照明效果不好、火焰偶爾熄滅，最終只能繼續使用傳統配方。2016年裡約奧運會設計團隊則研究出一種乙醇生物燃料，但由於在惡劣天氣下火焰亮度波動過大，這種替代燃料同樣未能登場。最終，兩支團隊都選擇了丙烷+丁烷的混合燃料。

雖然丁烷的儲存壓力較丙烷更低，但卻需要更高的溫度才能由罐內的液態轉化為氣態，之後才能支援燃燒。另一方面，液態丙烷在零下40攝氏度即開始蒸發為氣態，因此

設計團隊選擇55%丙烷+45%丁烷的混合燃料，藉此獲得更為均衡的燃料壓力與蒸發溫度。

圖：本屆東京奧運會火炬的燃料罐與燃燒器系統，同2012年倫敦奧運會的火炬方案非常相似。

Tecosim公司提到，

火炬燃燒器系統則與熱氣球非常相似。

液化氣沿一根炬管從罐內被引向排放管，進而經纏繞在火炬頂部燃燒器單元周圍的線圈擴散至焰底。在這裡，燃料會被迅速加熱，完成液態到氣態的轉化，最終由燃燒器噴嘴湧出為聖火提供持續供給。

燃燒器單元的噴氣閥門也經過特殊設計。Tecosim解釋道，“閥門經過專門設計及校準，能夠以精確比例將燃料與空氣相混合，產生出奪目的黃色火焰。”

由於燃料由罐內湧出時仍是液態，所以必須透過噴嘴保證燃料液在到達燃燒器之前蒸發為氣態，持續為火焰提供穩定的燃料供應。

雖然所有采用氣體燃料的奧運火炬在原理上完全相同，但具體設計與季節條件總會給方案帶來重大影響。

以2006年都靈冬奧會的火炬為例，當時的頂端選擇了實心設計；而2012年倫敦夏季奧運會頂端則佈滿密密麻麻的小孔。可以說每屆奧運會的火炬都是獨一無二的卓越產物。

第三步：火炬測試，必須透過風吹雨打和極端溫度

隨著美學取向與材料技術的不斷髮展，奧運火炬已經能夠經受各種極端條件的挑戰，甚至不懼天氣變化、高海拔甚至是接力中的意外掉落。

Osgerby表示，2012年倫敦奧運會火炬就在寶馬公司的慕尼黑風洞實驗室中經受了測試。火炬在-5攝氏度到40攝氏度範圍內經受了測試，直面時速高達50英里的狂風，加上各種溼度、行進中的雨雪天氣等。不同的現實條件，會給火炬帶來完全不同的燃燒狀態，設計方案需要始終維持火焰穩定。“為了完成這一系列風洞測試，我們進行了數百小時的炬管氣流試驗，還使用大型工業風扇及裝配式噴嘴提高氣流速度。”

此外，火炬還從10英尺的高度被丟向混凝土地面，並在陣風時速超過50英里的斯諾登山頂經受了高海拔測試。出現在每屆奧運會上的火炬，都經受過類似的嚴苛考驗。

第四步：批次生產

到這裡，奧運火炬終於迎來設計製造流程中的最後一環——批次生產。

受到具體材質及規格的影響，每屆賽事的火炬製造商也都有所不同。

圖：在鋁材上打出8000個小孔之後，由機器人接手，將倫敦奧運會火炬焊接成最終形狀。最後，將表面噴塗成金色即大功告成。

2002年，美國戶外裝備製造商Coleman公司拿到了火炬金屬部件的生產訂單，玻璃罩體則由海外供應商提供。2012年，來自英國考文垂的The Premier Group公司有幸成為奧運火炬製造商。但每款火炬在批次生產時都會帶來獨特的難題——鹽湖城火炬的玻璃罩部分極易破碎，而倫敦火炬則要求切割團隊專門採購一臺新的鐳射切割機、在8000支火炬上打出64萬個小孔。

參與倫敦奧運會火炬設計的Osgerby回憶道，“我們只能採購一臺新的鐳射切割機，每秒能打出16個孔。”最終成品於2012年5月的首個火炬傳遞站上亮相，並在78天后的開幕式上與全球觀眾見面。正是一支支設計獨特、但卻同樣承載著奧運精神的火炬，為我們翻開人類體育史、乃至人類社會史上的嶄新篇章。