留住千年芳華 延續(xù)敦煌故事——莫高窟文物保護中的科技創(chuàng)新

　　科技日報記者 唐婷 陳瑜

　　“總書記勉勵文化工作者講好敦煌故事，講好中國故事。作為從事文物保護的科技工作者，我們很受鼓舞。”8月19日，習(xí)近平總書記赴甘肅考察調(diào)研，首站來到敦煌莫高窟。談及當(dāng)天下午參加的座談會，敦煌研究院科研管理處處長陳港泉研究員十分激動。

　　莫高窟也稱“千佛洞”，始建于公元366年，集建筑、彩塑、壁畫于一體，具有極高的研究價值。上世紀50年代起，國家投入大量人力財力用于莫高窟文物的保護、維修與研究。在過去幾十年里，敦煌研究院的研究人員，借助科技手段，讓莫高窟減少病害，延年益壽。

　　新思路治

　　“頑疾” 讓壁畫延年益壽

　　整個莫高窟有400多個窟保存有壁畫，如今面向公眾開放的僅有70來個，由于很多洞窟病害程度嚴重，或許永遠不可能跟游客見面。

　　未與游客見面的85窟幾乎集中了敦煌壁畫的所有病害，其中最重的是會造成壁畫整體脫落的空鼓病害。

　　1997年，“重病纏身”的85窟被敦煌研究院列為重點“拯救對象”。由于當(dāng)時保護、管理的科技水平相對較低，專業(yè)技術(shù)人才短缺，保護手段落后，敦煌研究院選擇和美國蓋蒂保護研究所開展聯(lián)合攻關(guān)。為找到修補材料，專家花了整整4年，試驗了80多種材料，發(fā)明一種“灌漿”技術(shù)，將泥漿注射到空鼓的壁畫中，這種液體會充滿空隙和裂隙，變硬后固定壁畫。

　　但問題接踵而來，含有水分的泥漿將壁畫中的鹽分帶至表面，影響了壁畫價值，同時誘發(fā)壁畫鹽害——又稱壁畫“癌癥”，要進行較好的修復(fù)，難度較大。

　　2006年，作為“十一五”國家科技支撐課題“古代壁畫脫鹽關(guān)鍵技術(shù)研究”課題負責(zé)人，陳港泉與團隊提出采用新型材料結(jié)合脫鹽技術(shù)去除和降低文物材質(zhì)鹽分的新途徑。經(jīng)過3年的反復(fù)試驗和研究，基本解決了我國古代壁畫鹽害治理難題。

　　“十二五”期間，在國家科技支撐課題“干旱環(huán)境下古代壁畫保護成套技術(shù)集成與應(yīng)用示范”支持下，研究人員進一步依靠科技手段，拓展研究領(lǐng)域和研究深度，研究壁畫病害誘發(fā)原因和微觀破壞機理，深入開展保護技術(shù)集成與裝備研發(fā)，形成了壁畫保護修復(fù)方法體系。

　　實時監(jiān)測預(yù)警

　　守護文物“微環(huán)境”

　　狂風(fēng)卷起的揚沙浮塵、降雨帶來的濕度升高……各種自然環(huán)境因素和旅游開放給莫高窟文物帶來一定程度侵擾。

　　“為保障洞窟壁畫和彩塑保存環(huán)境穩(wěn)定，我們采用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了莫高窟監(jiān)測預(yù)警體系，制定了科學(xué)的洞窟開放管理制度。”敦煌研究院敦煌石窟監(jiān)測中心主任王小偉介紹。

　　在監(jiān)測中心的大屏幕上，洞窟內(nèi)微環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、莫高窟小區(qū)域氣象站數(shù)據(jù)、區(qū)域游客數(shù)量分布圖、接待信息及窟區(qū)主要區(qū)域視頻一覽無余。監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測著70個開放洞窟內(nèi)的溫度、相對濕度和二氧化碳指標。

　　自2002年起，敦煌研究院開展了以“莫高窟游客承載量”為主要內(nèi)容的一系列預(yù)防性保護研究，確定了洞窟內(nèi)相對濕度不能超過62%，二氧化碳不能超過1500ppm的洞窟微環(huán)境監(jiān)測預(yù)警指標。

　　一旦洞窟環(huán)境超過預(yù)警指標，系統(tǒng)可自動向莫高窟開放管理委員會發(fā)布預(yù)警提示。洞窟管理部門和接待部門根據(jù)情況啟動應(yīng)急預(yù)案并及時調(diào)整游客參觀路線，啟用調(diào)節(jié)洞窟，及時對預(yù)警的洞窟進行通風(fēng)和除濕，使溫濕度和二氧化碳指標回落至安全范圍內(nèi)。遇到強降雨、沙塵暴等極端天氣情況時，莫高窟采取停止開放的管理措施，并向社會及時發(fā)布洞窟暫停開放通知。

　　在王小偉看來，監(jiān)測系統(tǒng)收集和存儲各類數(shù)據(jù)，并結(jié)合每個洞窟內(nèi)彩塑和壁畫的變化情況進行分析和總結(jié)，為莫高窟文物的預(yù)防性保護和制定科學(xué)的開放管理制度提供數(shù)據(jù)依據(jù)，有效解決了保護和旅游之間的矛盾，實現(xiàn)了旅游開放和洞窟保護的平衡發(fā)展。

　　數(shù)字化技術(shù)

　　讓千年石窟“活”起來

　　莫高窟，雖然規(guī)模宏大、洞窟眾多，但每個洞窟的空間極其有限，窟內(nèi)的彩塑和壁畫采用泥土、木材、麥草等脆弱的材料制成，時間一長，容易產(chǎn)生多種病害，并緩慢老化。

　　如何存住文物容顏，讓更多的人有機會領(lǐng)略千年石窟的魅力？采用數(shù)字化技術(shù)，讓千年石窟以另一種方式“活”起來，是解題答案之一。

　　據(jù)報道，經(jīng)過近30年的探索實踐，敦煌研究院完成了敦煌石窟206個洞窟的數(shù)據(jù)采集和100多個洞窟的圖像處理、140個洞窟的三維掃描和虛擬漫游節(jié)目制作。中英文版本的“數(shù)字敦煌資源庫”先后面向全球上線，實現(xiàn)敦煌石窟30個洞窟整窟高清圖像的全球共享。

　　前往洞窟之前，游客們可以在莫高窟數(shù)字展示中心觀賞高清數(shù)字電影《千年莫高》和球幕電影《夢幻佛宮》，了解莫高窟自然、歷史、文化背景和數(shù)字化洞窟景觀。

　　實際上，由于洞窟采光不好，游客可能看不太清楚文物細節(jié)。“而在3D虛擬環(huán)境中觀賞敦煌壁畫和彩塑，大屏幕上高分辨率圖像的效果好于觀看洞窟本身。”陳港泉說道。

　　來源：科技日報