为纪念我们150周年，我们将重温那些帮助定义科学进步、理解和创新的《Popular Science》故事（包括成功和失败的），并加入一些现代背景。探索整个档案精选系列，并在此处查看我们所有的周年纪念报道。
利用聚光进行能量收集可以追溯到古代。在公元前212年的叙拉古围城战期间，古希腊著名的数学家阿基米德发明了太阳能死亡射线。它抛光的铜盾将阳光反射到罗马战舰上，使其起火——这一壮举已在现代被重现。
当《Popular Science》在1954年3月发表Alden P. Armagnac的《太阳炉开始工作》时，这位多产的作家和编辑已经度过了他撰写科学报道的三十余年。Armagnac，一位来自哥伦比亚大学的化学工程师，他并不陌生用华丽的文风讲述宏大的故事，他试图让科学变得有趣。他在对太阳能技术的介绍中，忽略了提到阿基米德，但他引用了拉瓦锡，一位著名的18世纪法国化学家，他曾用阳光照射的镜子来熔化金属。
Armagnac的阳光专题报道涵盖了一系列新兴的太阳能技术，包括一个“钢铁在其中熔化并像蜡封一样滴落；”光伏发电，其在1954年的电力产出非常糟糕，以至于一位怀疑论者说：“在我们可以依靠在家用车的车顶上的热电或光电发电机给汽车电池充电之前，科学家们必须对物质和能量有更好的了解；”光合作用，用于种植高产的单细胞藻类食品，Armagnac对此毫不讳言：“如果我们的味蕾不够先进，无法欣赏这种超现代的食物，我们可以喂给牛或家禽，并以获得老式的牛排或炖菜作为回报；”最后，瓶装阳光，或将光线捕获到试管中以利用其催化特性：“阳光已知可以产生各种化学反应，”Armagnac写道，“例如，当它将空白的胶片变成艾拉阿姨的肖像时。”猜猜他不喜欢通过饮用紫外线来治愈疾病。
《太阳炉开始工作》（Alden P. Armagnac，1954年3月）
一个人工炼狱正在试验喷气式和火箭发动机的材料——并展示了一种捕获免费太阳能的方法。
在加利福尼亚州圣地亚哥附近一座6000英尺的山顶上，他们正在利用太阳能帮助制造飞机。
那里新安装的太阳炉使用一个直径10英尺的抛光铝镜聚焦太阳光，聚焦在一个比一角硬币还小的点上。它远远超过了高温测试喷灯或电炉的温度。
Consolidated Vultee飞机公司的研究人员将太阳炉的巨大热量应用于喷气式和火箭发动机以及制导导弹的试验材料。他们实验的目的是开发比任何已知物质更耐热和热冲击的物质——比如，当远程导弹从极高的高度呼啸着返回地球时，那些不会软化和流动的材料。
最近发现的两种超耐火材料，碳化铪和碳化钽，具有惊人的高熔点——分别为7,530和7,020华氏度，这表明其潜力巨大。第一种似乎是已知任何物质的记录。相比之下，铁的熔点仅为2,800华氏度，钨在金属中以6,100华氏度位居榜首；而石墨，长久以来是至高无上的耐热材料，在大约6,600华氏度时会从固体变成蒸汽。
加利福尼亚实验者的太阳炉，本质上是一个巨大的聚光镜，提供了探索这个新开放的超高温领域的最实用方法。在天空条件理想的情况下，它产生的最大温度估计为8,500华氏度。在大镜子的焦点处，热量集中在一个直径为5/16英寸的点上。
金属像炉子上的黄油一样融化
它的强度能轻易烧穿耐火砖。当将一根 rod 的尖端放在焦点上时，钢会熔化并像蜡封一样滴落。一个可移动的圆柱形遮阳板可以精确地控制数千度的温度，精确到一到两度，这是一个精确的胜利。配备天文驱动器，大镜子会自动转动以跟随太阳，从而可以进行数小时的实验。
最重要的是，纯净的材料样品可以在不被外来物质（如电炉中的碳）污染的情况下受到炙烤。而且没有电磁场或烟雾会干扰反应或妨碍光谱观测。
科学先驱开辟道路
太阳炉在为工业服务中，已经从学术长袍换上了工装。因为它的优势长期以来只被纯科学的学者所欣赏。拉瓦锡和其他过去的伟大化学家曾用太阳炉熔化金属，这些太阳炉的透镜或镜子可能不够完美，但可以通过尺寸来弥补。然后这个想法似乎被遗忘了，直到最近几年。
在国外，法国几年前开始用一个78英寸的探照灯镜子进行的实验（PSM 1950年8月，第122页）现在已经发展成可能是世界上最大的太阳炉。这个半工业化的设施位于比利牛斯山，使用一个由小块窗户玻璃组成的40英尺直径的复合镜，于1952年投入使用。
在这个国家，太阳炉的首次实际应用似乎可以追溯到不久前，一项鲜为人知的二战项目。为通用汽车公司位于密歇根州弗林特的AC火花塞部门建造了一个120英寸的太阳炉，并得到了美国铝业公司的合作。最初，16个四分之一英寸厚的铝板反射扇形区域使其产生一个盘子大小的热点，温度高达2000度，直径为5英寸。战后，当它成为剩余资产时，它被移至密苏里州堪萨斯城Rockhurst学院，并由其设计者Willi Conn博士用于科学研究。他重新塑造了镜子以获得更小的热点和更高的温度，完善了精确控制和测量极端高温的技术。
新主人。最终版本
这是Consolidated Vultee现在已经购买、进一步修改以适应新任务并投入使用的太阳炉。顺便说一下，将这个炉子从堪萨斯城移到圣地亚哥（纬度更靠南）需要为大镜子安装一个新的支架——它像天文望远镜一样，在万向节环中绕着一个与地球自转轴平行的“极轴”转动。
对于着眼于未来的科学家来说，太阳炉只是利用太阳能的众多方式之一。诱人的是，每平方米的地球在中午都能免费获得一马力的太阳能。麻省理工学院科学学院院长George R. Harrison博士最近回顾了实验者在捕获它方面取得了哪些进展。
印度有太阳灶
直接利用太阳热量的设备，就像太阳炉一样，代表了最简单也是迄今为止最成功的方法。印度已经完善了太阳灶；一个政府机构现在以14美元的价格出售，使用一个一码见方的圆形镜子。救生筏上的太阳能蒸馏器将海水转化为饮用水。太阳能实验房屋，主要或完全由太阳加热，显示出希望，如果必要的投资——仍然高于普通供暖设备——能够降低，它们将看起来更有趣。用于加热房屋和热水，不需要镜子或透镜。在平板集热器中可以获得高达400华氏度的温度，这些集热器基本上是覆盖玻璃的箱子，内衬黑色涂漆金属，水或空气在其中循环被加热。太阳能可以驱动蒸汽机，正如史密森尼学会的Charles G. Abbot博士在他开创性的实验中所展示的那样。然而，到目前为止，这仍然是一种昂贵的方式——一个足够大的镜子来产生两马力的Abbot锅炉可能需要大约1000美元。如果热机能在比传统类型更低的温度下高效运行，从而省去了镜子的成本和复杂性，那将是另一回事。那是发明家需要努力的事情。
阳光变成电力？
通用汽车公司研究专家Charles F. Kettering不久前展示的一个微型“太阳能发动机”演示了将阳光直接转化为电力的未来可能性。当蜡烛火焰加热一根布满扭曲电线的管子，或者当灯光照射到一组光伏电池时，就会产生足够的电流使其旋转。
将铜线和银线的末端扭在一起，加热其中一个结点，就会产生电流。这就是热电偶用来操作电热计温度指示仪的效应。通过连接许多热电偶并加热一组结点，电压和电流可以成比例地增加。因此，很容易想象一个太阳能发电站，在那里大片的热电偶将太阳光转化为免费的千瓦时。问题在于它们作为能量转换器的效率众所周知地很低，尽管改进的热电偶合金最近大大提高了这一数字。
与仅控制外部电源电流的光电管不同，光伏电池在光线照射到它们时实际上会产生电流。摄影爱好者使用的测光表采用光伏电池，而这种类型的硒或氧化铜电池可以将某些波长的光高达12%转换为电能，其总体效率低下与热电偶相当。最终数字可能会有所改善，但正如Harrison博士 wryly 评论的那样，“在我们可以依靠在家用车的车顶上的热电或光电发电机给汽车电池充电之前，科学家们必须对物质和能量有更好的了解。”
改进自然之道
人类仍然可以通过化学途径来利用太阳能——这是在大自然出现并困扰这个问题之前很久就尝试过并被证明的方法。我们使用的所有能量（包括我们燃烧的煤和我们吃的食物）中，除5%外，都曾被植物通过光合作用储存起来，植物从太阳那里捕获了能量。我们能否做得比在农场和种植园种植小麦、玉米或甘蔗，让大自然自行其是更好？有些人认为可以。
华盛顿卡内基科学研究所不久前在马萨诸塞州剑桥市收获了一批100磅的干燥的微小植物，这可能预示着未来。
这种奇特的产物是由一种叫做衣藻的单细胞藻类组成的。它们在含有合适盐类的水中生长，通过塑料管与二氧化碳气体循环，同时阳光透过管壁照射进来。
专家预测，通过在水箱中种植衣藻，而不是完全种植土壤，食品的产量可以成倍增加。据我们所知，干燥或冷冻的产品形成了带有“细腻的青草味”的营养糊。而且，如果我们的味蕾不够先进，无法欣赏这种超现代的食物，我们可以喂给牛或家禽，并以获得丰富的老式牛排或炖菜作为回报。
铈盐发挥作用
最后，化学家们正在谈论完全绕过生物过程，直接在烧瓶和试管中捕获阳光！阳光已知会产生各种化学反应，例如当它将空白胶片变成艾拉阿姨的肖像时。更有希望的是，麻省理工学院的Lawrence J. Heidt教授一直在研究的铈盐溶解在水中的光化学反应，可以提供有用的能量。
铈盐的离子可以有两种形式，称为铈(III)和铈(IV)。当阳光作用于溶液时，它们会从一种形式变为另一种形式——然后又变回来。这似乎毫无意义。但是，在这个过程中，一部分水分解成氢气和氧气。总的结果是，铈盐充当催化剂，阳光将水分解成可以燃烧作为燃料的气体。
我们距离绘制太阳能煤气厂的蓝图还有很长的路要走。将太阳能转化为化学能的效率，一成就算是很慷慨的估计了。但这是新战线上的一项突破，是未来实验者可以探索的又一种更有希望的方法。
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