你也許認為,用太陽能可以熔鍊高熔點金屬,能把太陽能爐加熱到3500攝氏度,這已經是非常不容易的了。但科學家們就像體育運動員創造世界紀錄一樣,也想在陽光的聚集上創造世界紀錄,建造溫度更高的太陽能爐。
用聚集的陽光到底能達到多高的溫度呢?據科學家測量太陽與地球的距離大約為15000萬千米。太陽中心的溫度估計可達1500萬攝氏度,表面溫度約有6000攝氏度。太陽每分鐘向外輻射的能量是個天文數字,約為23.446x10∧27焦。當然太陽輻射的能量是向宇宙四面八方發射的,能到達地球的能量很少,大約只有它的總輻射量的二十多億分之一,其中大部分能量還被大氣層反射和吸收掉了,有的變成風、雨、雷、電等,真正輻射到地球陸地上的能量大約為17萬億千瓦。即使這樣,這個數字也是相當驚人的。因此科學家們認為,只要能把太陽賜予的這些能量聚集起來,肯定能創造出高溫紀錄。
繼那位法國科學家朗特比創造出溫度高達3500攝氏度的太陽能爐後,前蘇聯和美國的科學家也不甘落後。1988年,前蘇聯的科學家也在烏茲別克的帕爾肯特地區(這裡的日照時間較長)建造了一座生產耐熱材料的太陽能熔煉爐。陽光聚集裝置建在一個山頂上,呈階梯形,共8個臺階,由62塊大型向日鏡組成一個高達54米的拋物面大型陽光收集系統。這些向日鏡由計算機控制,從日出到日落,就像向日葵似的跟蹤著太陽。熔煉爐則建在山腳下,形狀像一個巨大的魚雷,由62塊向日鏡接收的日光用光導纖維傳送到太陽能熔煉爐的爐膛,用來生產純度很高的高溫材料。但可惜,它能達到的溫度也只有3000多攝氏度。原因是陽光的聚集量仍然不夠。
大約在同一時間美國芝加哥大學的物理學家羅蘭溫斯頓領導的一個科研小組,也在研究如何最大限度地聚集太陽光的問題。他們分析了影響陽光收集的各種因素,認為要想使收集的陽光高度地集中必須在反射鏡上下功夫。經過反覆試驗,他們終於研製出一種新型反射鏡和陽光收集新技術,使聚集的陽光達到了投射到地面的普通陽光強度的6萬倍,竟與太陽表面能量的強度不相上下(即在焦點處的溫度可接近6000攝氏度)。這種反射鏡可以為空間通訊、材料加工及鐳射器提供能量和動力。
1988年2月12日,在芝加哥大學一幢樓的樓頂上溫斯頓進行了一次現場表演。他透過一個直徑0.4米的塗有銀的玻璃鏡,把陽光反射到一個經過精密加工的銀錐體上,銀錐體裡面含有對光線起折射作用的油,油是使陽光高度聚集的一種關鍵物質。這個銀錐體把陽光聚集起來後可使焦點的直徑從1釐米縮小到1毫米,從而使能量密度達到每平方釐米5000瓦。這一能量密度已超過了鐳射器激發鐳射的臨界強度,可以為分離鈾同位素的鐳射器提供能量。陽光中聚集的紫外線,還能改變金屬和其他材料的分子結構,生產出高強度的航空航天材料。至此,對太陽光熱能的利用,已進人高科技的範疇了。