从奥运圣火到太空发电，太阳还能干什么？

审核专家：钱航 中国航天科技集团一院航天科普专家

北京时间7月27日（当地时间7月26日），第33届奥林匹克运动会将在法国巴黎开幕，穿越百年，奥运圣火将再次点燃浪漫之都。

回顾奥运圣火的传递历程，4月17日，巴黎奥运会火种在奥林匹克运动发祥地——希腊伯罗奔尼撒半岛的古奥林匹亚遗址采集成功，7月14日，奥运圣火传递到巴黎。

圣火采集 来源：新华社

7月14日，在法国巴黎香榭丽舍大街，第一棒火炬手、法国国奥队主教练、前足球运动员亨利（左一）、巴黎奥组委主席托尼·埃斯坦盖（左二）在火炬传递现场 来源：环球杂志

太阳与奥运圣火

火种采集仪式在第一届古代奥运会举办地———希腊古奥林匹亚举行，圣火将古代奥运会和现代奥运会联系在一起。奥林匹克圣火自古以来就是和平与友谊的象征，还代表着人类以火为象征紧密团结在一起的积极价值观。

2024年4月16日，在巴黎奥运会圣火火种采集仪式上，扮演女祭司的演员手捧火种罐。来源：新华社

不同于人工手段点火，为了彰显圣火的纯净，火种采集自太阳光。采集过程非常简单，用凹面镜汇聚太阳光点燃在采集火炬上的胶片。火种采集仪式开始前会进行彩排。彩排中采集的火种将予以保存，以备采集仪式当天天气条件不佳时之需。巴黎奥运会火种采集就遇到了阴天状况。

2024年4月15日，扮演最高女祭司的玛丽·米娜（前左）在巴黎奥运会火种采集仪式彩排中取火。来源：新华社

在巴黎奥运会圣火火种采集仪式上，扮演最高女祭司的演员玛丽·米娜从燃烧的火种罐中引燃火炬。

来源：新华社

太阳与凹面镜

奥运圣火的关键在于要有火，凹面镜中并无火，为何也能取火点燃火炬？又为何有了凹面镜，还要考虑天气原因，在彩排中备采火种？

这就需要说说太阳光和凹面镜之间的微妙联系了。

凹面镜，即凹面的抛物面镜，起聚光作用。抛物线有一个重要性质：平行于对称轴的直线经过抛物线反射后汇集于抛物线的焦点。

凹面镜聚光 来源：北京科技报社

采集圣火的抛物面内部涂了反光层，当它正对着太阳时，太阳光线平行于抛物面的对称轴，经抛物面反射后，阳光都聚集在抛物面的焦点，使得焦点处的温度非常高，能够达到火炬燃料的燃点。而女祭司将火炬燃口置于凹面镜焦点处，这样反射的太阳光就把火炬点燃了。

抛物面能够将平行光线反射聚集于焦点，反之，置于焦点处的光源发出的光线经抛物面反射后也将变成平行光线。比如，我们常用的手电筒、汽车前灯以及探照灯等都有抛物反射面。

汽车前照灯示意图 来源：北京汽车博物馆

太阳还能干什么

大家最先想到的，可能就是太阳能发电了。

太阳能发电是通过水或其它介质和装置将太阳辐射能转换为电能的发电方式，目前主要有两种基本途径：太阳能热发电和太阳能光发电。

太阳能热发电

先将太阳辐射能转换为热能，然后再按照某种发电方式将热能转换为电能，即太阳能热发电。

太阳热发电系统示意图 来源：科普北京

这其实也是利用了凹面镜抛物面聚光原理。平行轴线入射的光线经抛物面反射后会聚焦至焦点处，如果在焦点放置接收能量的装置，就可以产生高温，如果有高温热源就有了发电的可能。

凹面镜抛物面聚光原理 来源：中国能建

目前根据聚光系统收集太阳能辐射方式的不同，太阳能热发电技术主要分为塔式、槽式、线性菲涅尔式和碟式四大类形式。

哈密50MW熔盐塔式太阳能热发电站 来源：中国能建

我国首座太阳能热发电实验电站——北京延庆八达岭太阳能热发电实验电站，于2012年系统贯通后，首次太阳能热发电实验获得了圆满成功。这标志着我国是继美国、德国、西班牙之后，世界上第四个实现大型太阳能热发电的国家！

北京延庆八达岭太阳能热发电实验电站 来源：科普北京

太阳能光发电

通过光电器件将太阳光直接转换为电能，即太阳能光发电。更为常见的太阳能发电方式是光伏发电，这种光伏电池板随处可见，比如路灯、计算器、热水器。

安装光伏电池板的路灯 来源：网络

光伏发电技术在20世纪前半段不断发展成长，但最初一般只用于军工领域，直至1973年第一次石油危机，人们开始把光伏发电的应用转移至民用领域。

比如航天领域的卫星与空间站的供电，或者是装上光伏电池的太阳能飞机，可以不间断的连续飞行。未来甚至可能把太阳能发电站建在太空中，将电能无线传输至地面接收站或给空中的飞机续航。

天宫一号目标飞行器 来源：中国能建

太阳，这个地球上光与热的来源，形成了风雨，养育了万物。相信随着人类社会的进步，未来对太阳的开发一定可以再上新台阶！