留住千年芳華 延續敦煌故事——莫高窟文物保護中的科技創新
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，習近平總書記赴甘肅考察調研，首站來到敦煌莫高窟。談及當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”，始建於西元366年，集建築、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於莫高窟文物的保護、維修與研究。在過去幾十年裏，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，由於很多洞窟病害程度嚴重，或許永遠不可能跟遊客見面。
未與遊客見面的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”。由於當時保護、管理的科技水準相對較低，專業技術人才短缺，保護手段落後，敦煌研究院選擇和美國蓋蒂保護研究所開展聯合攻關。為找到修補材料，專家花了整整4年，試驗了80多種材料，發明一種“灌漿”技術，將泥漿注射到空鼓的壁畫中，這種液體會充滿空隙和裂隙，變硬後固定壁畫。
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，同時誘發壁畫鹽害——又稱壁畫“癌症”，要進行較好的修復，難度較大。
2006年，作為“十一五”國家科技支撐課題“古代壁畫脫鹽關鍵技術研究”課題負責人，陳港泉與團隊提出採用新型材料結合脫鹽技術去除和降低文物材質鹽分的新途徑。經過3年的反覆試驗和研究，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“乾旱環境下古代壁畫保護成套技術整合與應用示範”支援下，研究人員進一步依靠科技手段，拓展研究領域和研究深度，研究壁畫病害誘發原因和微觀破壞機理，深入開展保護技術整合與裝備研發，形成了壁畫保護修復方法體系。
實時監測預警
守護文物“微環境”
狂風捲起的揚沙浮塵、降雨帶來的濕度升高……各種自然環境因素和旅遊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境穩定，我們採用現代物聯網技術構建了莫高窟監測預警體系，制定了科學的洞窟開放管理制度。”敦煌研究院敦煌石窟監測中心主任王小偉介紹。
在監測中心的大螢幕上，洞窟內微環境監測數據、莫高窟小區域氣象站數據、區域遊客數量分佈圖、接待資訊及窟區主要區域視頻一覽無余。監測系統實時監測著70個開放洞窟內的溫度、相對濕度和二氧化碳指標。
自2002年起，敦煌研究院開展了以“莫高窟遊客承載量”為主要內容的一系列預防性保護研究，確定了洞窟內相對濕度不能超過62%，二氧化碳不能超過1500ppm的洞窟微環境監測預警指標。
一旦洞窟環境超過預警指標，系統可自動向莫高窟開放管理委員會發佈預警提示。洞窟管理部門和接待部門根據情況啟動應急預案並及時調整遊客參觀路線，啟用調節洞窟，及時對預警的洞窟進行通風和除濕，使溫濕度和二氧化碳指標回落至安全範圍內。遇到強降雨、沙塵暴等極端天氣情況時，莫高窟採取停止開放的管理措施，並向社會及時發佈洞窟暫停開放通知。
在王小偉看來，監測系統收集和存儲各類數據，並結合每個洞窟內彩塑和壁畫的變化情況進行分析和總結，為莫高窟文物的預防性保護和制定科學的開放管理制度提供數據依據，有效解決了保護和旅遊之間的矛盾，實現了旅遊開放和洞窟保護的平衡發展。
數字化技術
讓千年石窟“活”起來
莫高窟，雖然規模宏大、洞窟眾多，但每個洞窟的空間極其有限，窟內的彩塑和壁畫採用泥土、木材、麥草等脆弱的材料製成，時間一長，容易產生多種病害，並緩慢老化。
如何存住文物容顏，讓更多的人有機會領略千年石窟的魅力？採用數字化技術，讓千年石窟以另一種方式“活”起來，是解題答案之一。
據報道，經過近30年的探索實踐，敦煌研究院完成了敦煌石窟206個洞窟的數據採集和100多個洞窟的圖像處理、140個洞窟的三維掃描和虛擬漫遊節目製作。中英文版本的“數字敦煌資源庫”先後面向全球上線，實現敦煌石窟30個洞窟整窟高清圖像的全球共用。
前往洞窟之前，遊客們可以在莫高窟數字展示中心觀賞高清數字電影《千年莫高》和球幕電影《夢幻佛宮》，了解莫高窟自然、歷史、文化背景和數字化洞窟景觀。
實際上，由於洞窟採光不好，遊客可能看不太清楚文物細節。“而在3D虛擬環境中觀賞敦煌壁畫和彩塑，大螢幕上高解析度圖像的效果好于觀看洞窟本身。”陳港泉說道。
來源：科技日報
