Новые профессии старых знакомых

Солнечная газета

В 1878 году в Париже проводилась Всемирная выставка. Там были представлены самые лучшие изделия, созданные в разных странах. Тысячи иностранцев приехали в Париж, чтобы своими глазами увидеть последние достижения науки и техники. Особенно многолюдно было в павильоне, где французский изобретатель А.Мушо демонстрировал свой «солнечный» котел. Воду в нем нагревали солнечные лучи, отраженные огромным зеркалом в форме конуса, диаметр основания которого составлял 5 метров. Отраженные зеркалом лучи фокусировались – сходились в одной точке -  на поверхности котла. Это усиливало эффект «горячего ящика». Пар из котла поступал под давлением в несколько атмосфер в паровую машину. Она приводила в действие типографический станок, который на глазах у зрителей печатал газету «Солнце» со скоростью 500 экземпляров в час. Посетители выставки были в восторге! 

И все-таки у этой истории конец не счастливый, хотя вначале все шло замечательно. У Мушо нашелся талантливый последователь – изобретатель А.Пифр. Ему удалось повысить концентрацию солнечных лучей в установке Мушо. Объединив усилия, изобретатели создали акционерное общество по производству солнечных нагревателей. Эти установки с успехом применялись для приготовления пищи, очищения льняного масла, перегонки серной кислоты и т. д. Но более крупные фирмы, которые выпускали паровые котлы, работавшие на каменном угле, а также владельцы угольных шахт, усмотрели в солнечных установках серьезных соперников. В конце концов акционерное общество « солнечных» энтузиастов прекратило свое существование, а Мушо разорился и умер в нищете. 

 Палочка-выручалочка

Калифорния – один из самых жарких штатов Америки. В некоторых местностях солнце здесь так раскаляет воздух, что даже мухи днем не летают, чтобы не опалить крылышек. От зноя трескается земля, пересыхают реки. Но, оказывается, и в этих условиях при желании можно с успехом вести сельское хозяйство. 

Около ста лет назад в местечке Пасадена, неподалеку от калифорнийской пустыни Мохаве, поселился один предприимчивый человек. На своей земле он решил разводить страусов. Для этой цели ему нужна была вода. Но откуда ее взять? 

В 1901 году Энеас смонтировал на страусовой ферме в Пасадене солнечную установку. Ее вогнутой отражатель был составлен из 1700 маленьких плоских зеркал. Они фокусировали солнечные лучи на паровом котле, который вмещал 400 литров воды. Уже через 15 минут вода в котле закипала. Давление пара приводило в действие насосы, которые откачивали из-под земли до 6 тонн воды в час. По тем временам это была самая мощная солнечная силовая установка. И самая совершенная: ее зеркальный отражатель, повинуясь команде часового механизма, целый день поворачивался вслед за солнцем, точно направляя его лучи на котел. 

Слух о чудесном «водолее» разнесся по округе. Прошло несколько лет, и многие фермеры Калифорнии, а затем и соседней, столь же засушливой, Аризоны, обзавелись силовыми установками Энеаса. И даже сейчас, когда в стране вырабатывается достаточно электричества, немало жителей сельских и пригородных районов Америки предпочитают обогревать дома, кипятить воду и готовить пищу с помощь зеркальных отражателей. Так дешевле. 

В 30-е годы прошлого века многие фирмы в разных странах наладили серийное производство портативных солнечных установок. С помощью зеркальных отражателей размером с раскрытый зонтик всего за несколько минут закипает вода в чайнике, готовится суп, жарятся котлеты… Такие «жаровни» пользуются большим спросом в Индии, Японии, странах Африки – повсюду, где много жарких безоблачных дней. 

Чудо-печи

Чтобы вскипятить воду, надо нагреть ее до 100˚C. Для этого вполне годится, как вы уже знаете, бытовая солнечная установка. Чтобы расплавить металл, порой не хватит и тысячи градусов. А как было бы заманчиво перейти к солнечной металлургии. Никаких затрат на топливо. Никакой гари в цехах. Никаких вредных выбросов из заводских труб. Высочайшая чистота полученного металла, в котором нет посторонних примесей. Одним словом, мечта металлургов!

Впервые попытался осуществить эту мечту Витольд Карлович Церасский. Можно только удивляться, почему его заинтересовали заботы сталеваров. Известный астроном, директор астрономической обсерватории Московского университета, он вдруг увлекся плавкой металлов. В 1890 году по его проекту создается оригинальная солнечная установка, на которой он начинает проводить свои опыты. Форма сферического зеркала здесь была рассчитана настолько удачно, что отраженные от него солнечные лучи создавали в фокусе температуру до 3500˚C. В это пекло ученый помещал различные металлы. И все они плавились, словно масло на горячей сковородке. 

Опыты профессора Церасского показали, что можно добиться от «союза» солнца и зеркала. Но интерес к подобным опытам проявился лишь к середине XX столетия, когда создателям скоростных самолетов и первых космических аппаратов, а также ядерных реакторов понадобились металлы и сплавы. Способные выдерживать колоссальные нагрузки. 

В 1953 году во Французских Пиренеях (на самом юге Франции), на вершине Мон-Луи, заработала солнечная печь. Ее конструкцию создали в Лаборатории солнечной энергии под руководством Ф. Тромба, энтузиаста нового направления в металлургии. Печь «зажигалась» от двух зеркал. Плоское благодаря часовому механизму все время поворачивалось в сторону солнца. Отраженные от него лучи направлялись на неподвижное вогнутое зеркало диаметром 10 метров. В его фокусе при температуре свыше 2500˚C в небольшой печи варился металл. Печь ежедневно за солнечную «смену» выплавляла до полутонны чистого железа. В дальнейшем на подобных солнечных установках французские специалисты стали получать различные тугоплавкие металлы и сплавы для ракет и космических аппаратов. 

На этом эксперименты с солнечными печами не закончились. В 1968 году в той же Франции, в местечке Фон-Роме-Одейо, заработала гигантская установка. Диаметр ее сферического зеркала, собранного из множества панелей (фацет), равнялся 54 метрам (высота 20-этажного дома). Температура в фокусе солнечных лучей достигала 3600˚C. Весь этот жар сосредоточивался на плавильной камере, заполненной инертным газом (он создавал условия плавления, при которых получается металл самого высокого качества).

Через 20 лет подобную гигантскую солнечную печь создали в СССР – в поселке Паркент, под Ташкентом. Температура плавления в ней – свыше 3000˚C. А построенная в Сан-Диего (США, штат Калифорния) гелиоустановка позволяет достигать в фокусе сферического зеркала температуры 5000˚C.