全球最大的放大镜,12层楼高,聚焦3000度高温帮助开发航天黑科技

作者:尤里今天不复仇 , 未经许可、禁止转载
小时候 , 你应该玩过放大镜聚焦 , 点燃纸团的游戏吧?
使用放大镜、聚焦镜等技术手段 , 直接把太阳的光能转化为热能 , 道理很简单 , 但如果要造一个世界上最大的放大镜 , 即使是技术雄厚的苏联 , 也曾遇到过困难 , 今天 , 聊一个轻松的话题 , 世界上最大的两处太阳能炉 , 分别在乌兹别克斯坦和法国 , 它有什么作用?和军事又有关系吗?
全球最大的放大镜,12层楼高,聚焦3000度高温帮助开发航天黑科技
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图片:《苏联建筑》1988年3/4月封面 , 其实真相在背面
在乌兹别克斯坦首都塔什干以东47公里 , 有一个叫“帕特肯”的小城市 。这座城市坐落于1000米的高原上 , 在市郊一个山头上 , 一组犹如科幻电影里的建筑 , 一定让路人、游客过目不忘 , 在1988年的《苏联建筑》杂志中 , 曾经作为封面出现过 , 但后现代主义的建筑背后 , 是一个意想不到的真相——这是一个巨大的太阳能烤炉 , 或者说是世界上最大的“放大镜” 。
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图片:聚焦器大楼和技术塔全貌
这座建筑 , 真实身份是“太阳-物理”综合体 , 是1981年在乌兹别克斯坦共和国科学院物理技术研究所(FTI)的萨迪克·阿齐莫夫 (Sadyk Azimov) 院士倡议下开始建造的 , 一直到1987年建成投入使用 , 这是一个超大的太阳能炉(BTS) , 主要用于超高温合金材料提炼 , 耐高温材料测试等用途 , 其最大的功率达到了惊人的1兆瓦级 , 和法国西南部的丰罗默-奥代约维亚太阳能炉类似 , 为世界最大 。
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图片:采用反射式聚焦 , 因为透镜没办法做那么大
【全球最大的放大镜,12层楼高,聚焦3000度高温帮助开发航天黑科技】要在几秒内达到3000度极高温 , 不能使用激光 , 只能用太阳光 , 按照人类光学制造水平 , 恐怕不能制造如此之大的透镜 , 因此“太阳-物理”综合体由三个主要部分组成 , 一个是由62块大型定日镜场 , 一个是带有弧度的巨大聚焦器大楼 , 和一个放置试验材料的技术塔(聚焦塔) , 另有供技术人员工作的技术楼和附属楼 。
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图片:聚焦器大楼有12层楼那么高 , 中间有控制室
这座建筑的核心 , 其实是大型定日镜场 。虽然帕特肯年平均晴天高达270天以上 , 是苏联最干燥、日光照射最充分的地方 , 但每天太阳都会升起、降落 , 有时候也有云层 , 这些定日镜每个都有7米高 , 一共有62块 , 总共由12090个小镜面组成 , 能做到自动跟踪太阳的位置 , 使用全部的定日镜或一部分定日镜 , 将太阳光反射到聚焦器里 , 获得所需的高温 , 定日镜场是一个斜面 , 每一个都不会遮挡旁边的 。
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图片:62块定日镜组成 , 其实1块就有2层楼那么高
但这个定日镜场 , 恐怕是整个设施技术难点最大的 , 它有一套自动定日镜场控制系统 (ACSG), 其算法和软件开发 , 对于当时苏联的计算机水平来说是个难点 , 这就是帕特肯太阳能炉 , 晚于法国西南部丰罗默-奥代约维亚太阳能炉(1970年投入使用)投入使用17年的主要原因 。