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全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技

作者:尤里今天不復仇,未經許可、禁止轉載

小時候,你應該玩過放大鏡聚焦,點燃紙團的遊戲吧?

使用放大鏡、聚焦鏡等技術手段,直接把太陽的光能轉化為熱能,道理很簡單,但如果要造一個世界上最大的放大鏡,即使是技術雄厚的蘇聯,也曾遇到過困難,今天,聊一個輕鬆的話題,世界上最大的兩處太陽能爐,分別在烏茲別克和法國,它有什麼作用?和軍事又有關係嗎?

全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技


圖片:《蘇聯建築》1988年3/4月封面,其實真相在背面

在烏茲別克首都塔什干以東47公里,有一個叫“帕特肯”的小城市。這座城市坐落於1000米的高原上,在市郊一個山頭上,一組猶如科幻電影裡的建築,一定讓路人、遊客過目不忘,在1988年的《蘇聯建築》雜誌中,曾經作為封面出現過,但後現代主義的建築背後,是一個意想不到的真相——這是一個巨大的太陽能烤爐,或者說是世界上最大的“放大鏡”。

全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技


圖片:聚焦器大樓和技術塔全貌

這座建築,真實身份是“太陽-物理”綜合體,是1981年在烏茲別克共和國科學院物理技術研究所(FTI)的薩迪克·阿齊莫夫 (Sadyk Azimov) 院士倡議下開始建造的,一直到1987年建成投入使用,這是一個超大的太陽能爐(BTS),主要用於超高溫合金材料提煉,耐高溫材料測試等用途,其最大的功率達到了驚人的1兆瓦級,和法國西南部的豐羅默-奧代約維亞太陽能爐類似,為世界最大。

全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技


圖片:採用反射式聚焦,因為透鏡沒辦法做那麼大

要在幾秒內達到3000度極高溫,不能使用鐳射,只能用太陽光,按照人類光學制造水平,恐怕不能製造如此之大的透鏡,因此“太陽-物理”綜合體由三個主要部分組成,一個是由62塊大型定日鏡場,一個是帶有弧度的巨大聚焦器大樓,和一個放置試驗材料的技術塔(聚焦塔),另有供技術人員工作的技術樓和附屬樓。

全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技


圖片:聚焦器大樓有12層樓那麼高,中間有控制室

這座建築的核心,其實是大型定日鏡場。雖然帕特肯年平均晴天高達270天以上,是蘇聯最乾燥、日光照射最充分的地方,但每天太陽都會升起、降落,有時候也有云層,這些定日鏡每個都有7米高,一共有62塊,總共由12090個小鏡面組成,能做到自動跟蹤太陽的位置,使用全部的定日鏡或一部分定日鏡,將太陽光反射到聚焦器裡,獲得所需的高溫,定日鏡場是一個斜面,每一個都不會遮擋旁邊的。



圖片:62塊定日鏡組成,其實1塊就有2層樓那麼高

但這個定日鏡場,恐怕是整個設施技術難點最大的,它有一套自動定日鏡場控制系統 (ACSG) ,其演算法和軟體開發,對於當時蘇聯的計算機水平來說是個難點,這就是帕特肯太陽能爐,晚於法國西南部豐羅默-奧代約維亞太陽能爐(1970年投入使用)投入使用17年的主要原因。

全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技


圖片:豐羅默-奧代約維亞太陽能爐

而巨大的聚焦器大樓,就是《蘇聯建築》封面中出現過的建築。它由10700個鏡子組成,大小為54x47米,一共大概有12層樓那麼高,特殊的弧面形成了聚焦能力,在聚焦器大樓6樓有一個控制和觀察室,周圍並沒有覆蓋鏡面,可以觀察聚焦塔內的情況,而聚焦器大樓的背面採用了特殊的隔熱材料,防止陽光直射,對聚焦鏡面造成損害。

全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技


圖片:聚焦中

而聚焦塔(技術塔)則是“焦點”所在,它擁有一個大概是不到1米的開孔,聚焦點更是隻有0.45米,裡面就是希望提煉的原材料,或者是太空梭、飛船和洲際導彈再入飛行器(RV)的陶瓷隔熱材料,整體框架由耐高溫金屬製造,可以承受3000度高溫,聚焦的那一側採用了水冷降溫,而且很特殊的是,聚焦塔的開口還有一個類似於相機“快門”的設計,可以人為控制聚焦的時間長度,塔內有一個可以承重500公斤的電梯,運送實驗材料。

全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技


圖片:聚焦塔內真正的“爐子”,就這麼大

而供工作人員工作、生活的技術樓和附屬樓,也是“太陽-物理”綜合體亮點所在,它採用了當時蘇聯很流行的後現代主義建築風格,處處充滿了未來感,有一個帶玫瑰園和休閒區的大庭院,庭院幾何中心設有水池和噴泉,大量使用當地常見的石灰岩和大理石製造,在其中庭,有一個由合金和彩色玻璃做成的雕塑,名為“太陽的讚美詩”,另有多個和行星、月球等有關的雕塑,都是由當時蘇聯最頂尖的設計師設計。

全球最大的放大鏡,12層樓高,聚焦3000度高溫幫助開發航天黑科技


圖片:位於技術樓中庭的“太陽的讚美詩”雕塑

如今,這座昔日為蘇聯航天事業做出突出貢獻的建築已經失去了原有的科學意義,不過,現在這個設施暫時還在繼續使用的,但只需4歐元就能參觀一下,據外國遊客說,需要打通門衛的關係,才能進入參觀,因此成為不少外國攝影師“打卡”的網紅景點。

分類: 科學
時間: 2021-10-10

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