苏联日光炉重燃科学之火

阳光反射器将阳光聚焦到抛物面聚光器上。照片来源:科学

苏联已经不复存在，但是在乌兹别克斯坦首都塔什干以东约40公里的一座山顶上，大量的太阳能灶仍然是这个国家的礼物。该设备包含几十面高耸的镜子，可以将阳光聚集在大罐子大小的目标上。苏联科学家曾希望用它来了解军用掩体如何防止核灾难，以及航天飞机的隔热罩是否能承受重返太空的高温。目前，这个过时的庞然大物，一个类似克隆法国的旧设备，正在经历一场科学复兴，并为后苏联国家的科学前景创造了一个亮点。

"这是一个令人印象深刻的装置。"国家科学基金会等离子体物理项目负责人史蒂文·吉托尔说。他2009年来过这里。乌兹别克研究人员正在使用他们的高温回火高科技材料，锻造新的混合物，一个国际研究小组宣布了令人惊讶的发现。科学家称，在特定温度下，在熔炉中烘烤的铜酸盐混合物显示出比其他材料更高的超导性。杜兰大学的美国高分子化学家韦恩·里德(Wayne Reed)提到，如果得到证实，结果将是“令人兴奋的”，他也曾参观过这里。

与传统设备相比，太阳能灶的主要优势是速度和纯度:一旦阳光对准目标，加热是瞬间的，热源不会产生任何污染烟雾。目前，世界上只有两个重量级的太阳能灶——它们可以将兆瓦级的辐照度聚焦在1平方米的目标上。20世纪60年代，法国在阳光充足的比利牛斯山建立了这样一个设施，主要用于处理氧化锆等耐火材料。导演Gilles Flamant说，这个名为PROMES的炉子正在继续研究测试航天飞机的隔热罩和太阳能热发电。

苏联太空研究人员也需要这样的设备。他们希望利用太阳能炉在月球上冶炼材料，并利用它们建造月球基地。“这是个很酷的主意，即使他们没有完成。”里德说。1981年，相关设备开始在天山西麓建造。材料科学研究所的物理太阳能设备花了六年时间和1亿美元才投入生产和运行。

一组62个太阳反射镜(每个高7.5米，宽6.5米)可以追踪太阳光线，并将它们稳定地反射到40米高的抛物面反射镜上。该聚光器将收集到的光集中在不到1米宽的塔目标上，温度可超过3000摄氏度。设备主管和材料科学家伊尔哈姆·阿塔巴耶夫说，从冷战时期到1991年苏联解体，大约有1500名员工在物理太阳能设备领域工作。

目前，该设备仍有160名员工，他们专注于材料科学研究，如回火浮在储油罐中的陶瓷球。太阳能灶的工业应用多种多样，乌兹别克研究人员花费5万美元为印度冶金研究所等机构建造微型太阳能灶。

最令人惊讶的实验是超导体研究。物理-太阳能设备材料科学家迪拉·古拉莫瓦和他来自佐治亚州安东尼·卡什维利物理研究所和美国圣何塞州立大学的同事将一种由铋、铅、锶、钙、铜和氧组成的超导化合物放入太阳能炉中。通常，这种物质在不高于110开尔文的温度下会变成超导体。然而，研究小组宣布，在初步结果中，在熔炉中熔化后，物质中的岛屿在190开尔文也具有超导性。

正当这些实验在烈日下进行的时候，另一个由大气物理学家米尔扎苏顿·马马特科西莫夫领导的小组在物理太阳能设备上策划了另一个夜间计划。他注意到，这些镜子可以收集和集中切伦科夫光的微弱闪光——当来自遥远宇宙的宇宙射线和伽马射线冲进高层大气时，这些闪光穿过天空。

分析切伦科夫的辐射能有助于研究人员破译宇宙入侵者的组成和能谱。德国马克斯·普朗克物理研究所主任、加那利群岛拉帕尔马岛上两台神奇的切伦科夫望远镜的物理协调员马萨伊罗·特希马说，太阳炉“在伽马射线天文学方面有巨大的潜力”。他提到，通过使用正确的仪器，乌兹别克斯坦的设备可以补充目前的切伦科夫望远镜和下一代大型切伦科夫望远镜阵列，预计这些阵列将在2020年左右投入使用。

阿塔巴耶夫希望通过将太阳能炉转变为测试高温材料等的国际设施来保护太阳能炉的未来。他还提到，在军事研究中使用太阳能灶已经成为过去，目前这种测试主要是由计算机模拟的。无论如何，阿塔巴耶夫说:“俄罗斯现在不会在这里进行军事研究，因为它担心秘密会泄露给美国。也许美国人也是这么想的。”(张张)

《中国科学新闻》(国际，第三版，2014年6月18日)

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