Существует миф, что в 212 году до н.э. огромное римское войско под руководством Марка Клавдия осадило город Сиракузы. 60 квинкирем (тяжелых кораблей) захватчиков подошли к крепостным стенам. После этого сотни лучников римлян начали осыпать защитников города стрелами. И тогда в ход пошло гигантское вогнутое "зеркало Архимеда", на которое были направлены лучи зеркал поменьше. Как итог, "огненный луч" сжёг флот захватчиков.
Впоследствии многие ученые пытались доказать, что поджечь корабли с помощью зеркала на большом расстоянии невозможно. В том числе знаменитый Декарт. А вот в СССР взяли и построили гигантскую солнечную пушку Архимеда, но не для военных, а научных целей. Её мощь и феноменальные возможности поражают. Она словно прибыла к нам на машине времени из далекого будущего.
(В октябре 2005 года группа студентов Массачусетского технологического института провела эксперимент с использованием 127 однофутовых (30 см) квадратных зеркальных плиток, ориентированных на макет деревянного корабля на расстоянии около 30 метров. Пламя вспыхнуло на клочке корабля, но только после того, как небо стало безоблачным, а корабль оставался неподвижным около десяти минут. Был сделан вывод о том, что данное устройство является практически осуществимым оружием в этих условиях.)
Место для строительства выбирали долго
Первую в мире небольшую солнечную печь возвели французы в 1945 г. в городке Мон-Луи. Тем самым они доказали, что "зеркало Архимеда" не выдумка историков, и совершили научный прорыв. В СССР к разработке своей печи приступили в 1979 г. К работе привлекли лучших архитекторов страны и ученых во главе с Виктором Захаровым, а проект получил название гелиокомплекс "Солнце".
Место строительства выбрали не случайно. Оно находится в 47 км восточнее Ташкента возле поселка Чангихисарак; в предгорьях Тянь-Шаня на высоте 1050 метров. Там 270 солнечных дней в году, поэтому опыты и эксперименты можно проводить круглый год. Ну а чистый, разряженный воздух необходим для оптимальной работы печи и чистоты экспериментов. Конструкторы учли и то, что регион сейсмически опасный, поэтому гелиокомплекс расположен на скальном монолите. Строительство началось в 1981 году.
Конструкция солнечной печи
Сам концентратор (параболическое изогнутое зеркало) имеет впечатляющие размеры: высота – 54 м, как у 18-этажного дома, и ширина – 47 м. Он собран из 10.7 тыс. тщательно отполированных алюминиевых изогнутых пластин. Каждую из них монтировали вручную. На это ушло долгих 3 года. Напротив концентратора на склоне горы установлены 62 больших сборных зеркала – гелиостата. В каждом из них 195 пластин.
Гелиостаты автоматически вращаются вслед за Солнцем, и направляют отраженный свет на параболическое зеркало. Сфокусированный им солнечный поток бьёт в приёмно-рабочую камеру, расположенную в 7-этажной технологической башне. Этот поток образует точку диаметром 40 см. и температура в камере достигает 3 тыс. градусов за считанные минуты. Если для эксперимента нужен нагрев поменьше, то его регулируют с помощью наклона гелиостатов.
Строили грандиозный объект мощностью 1 мегаватт 6 лет. В 1987 г. на нём провели первые эксперименты, ну а их неожиданные результаты поразили научный мир.
Для чего потребовалась "пушка"
В обычной печи, несмотря на самые лучшие фильтры, всегда остаются микроскопические примеси сажи и металлов. Здесь же энергия поступает непосредственно от Солнца, что позволяет получать абсолютно чистые сплавы. Кроме того, температура в рабочей камере гелиокомплекса превышает 3 тыс. градусов, а в обычных печах она значительно ниже. Все эти условия дают возможность создавать новые сплавы и совершенствовать обработку тугоплавких материалов, обладающих повышенной прочностью.
Такие сплавы и материалы необходимы в нефтегазовой промышленности, самолётостроении и т.д. Характерен пример циркония. С помощью стандартных средств все его качества исследовать не удалось. А вот солнечная печь легко справилась с данной задачей. При этом она способна производить 2.5 тонны циркония ежедневно. В 1988 г. перед полётом "Бурана" в космос с ее помощью проверили на термостойкость керамику корабля.
Необходимо добавить, что во Франции Одейлийская солнечная печь, построенная в 1968 г., также имеет мощность 1 мегаватт. Однако температура в приёмно-рабочей камере советского гелиокомплекса – 3 тыс. градусов, что на 500 градусов выше, чем у французов. Это позволяет создавать более чистые и качественные сплавы. Просто фантастика!
Что с гелиокомплексом сейчас и каковы перспективы науки
Удивительно, но в эпоху перемен солнечная печь не превратилась в руины. Она по-прежнему функционирует. Узбекистан ей сильно гордится, хоть и потихоньку уникальная конструкция ветшает. Концентратор почти не используют. Сейчас век нанотехнологий, а для обработки наноматериалов достаточно полутораметровых концентраторов. Такие там также есть.
Гелиокомплекс в Узбекистане посещают туристы со всего СНГ. Им на потеху кипятят воду в чайнике с помощью «огненного луча» мини-концентраторов и прожигают дырки в металлических брусках толщиной 5-10 см.
