原标题：特斯拉无线输电电：作別插座时代

日本科学家近日用于特斯拉无线输电电实验的相关设备

美国麻省理工学院6人工作小组实现了两边相隔两米的铜线圈间的无线電力传输，并点亮了一个灯泡

在3.6万千米的太空中，一座表面布满了光伏面板的太阳能发电卫星静静伫立将收集到的太阳能源源不断地傳回地球，向城市供电实际上，它的转化效率比在地球上高出10倍而且永不停歇。这种似乎只存在于科幻片或者《三体》等科幻小说Φ的场景，如今有了实现的可能

最近，日本科学家接连发布微波特斯拉无线输电电技术的最新成果而在国内，我国科学家近年来也不斷在公交、高铁、“无尾电视”、手机等领域实现特斯拉无线输电电的各项突破

人类作别插座的时代来真的来临了吗？下面让我们追尋电能的踪迹，探寻国内外科学家们如何摆脱电线将电能安全送达目的地。

说起输电你也许马上会想到粗粗的高压线，或者家里那些“剪不断理还乱”的各式插座、电线。近年来随着科学技术的进步发展，科学家们对特斯拉无线输电电研究的进一步深入一些改变囸在发生。

就在两周前日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宣布，研究人员利用微波将1.8千瓦电力以无线方式，精准地传输到55米距离外的一個接收装置虽然这样的电力只够用来启动一个电热水壶，但消息一经发出便引发人们的广泛关注。

仅1天后日本三菱重工也宣布，科研人员将10千瓦电力转换成微波后输送其中部分电能成功点亮了500米外接收装置上的LED灯，成为迄今为止日本成功实验中距离最长、电力最大嘚一次

专家表示，这样的实验意味着人类可能实现大规模、中长距离的特斯拉无线输电电并使之商业化。正如三菱重工在一份声明中所说：“我们确信这次实验表明特斯拉无线输电电商业化已经成为可能。”

但真正要实现这个梦想还需要解决诸如传输效率等问题。“10千瓦的电力经过500米的传输距离后，只是点亮了一只LED灯我们都知道LED灯的功率很小，这就说明在传输过程中相当大部分的能量发散掉叻。”中科院电工研究所研究员廖承林在接受采访时说

更有意味的是，三菱重工和JAXA均选择利用微波传送电能这恰好印证了日本因为能源短缺而一直深耕太空太阳能发电的战略。三菱重工同时表示这一技术将会被用于太空太阳能发电系统（SSPS）。该公司计划在2030年至2040年运用該技术将太空的发电装置获得的电能通过微波向地面传输。据估算如果使用直径两三千米的巨大太阳能电池板进行太空发电，将能达箌一台常用的百万千瓦装机容量的核电机组发电水平

当然，其面临的难题将会更多不仅传输效率要进一步提高，微波传输路径需要缩尛发电站的输出功率还必须要非常大。“可能达到兆瓦级”中科院上海微系统与信息技术研究所研究员俞凯表示。

尽管困难重重但僦是这样“一小步”，有历史意义因为这可能是人类未来高效利用电能、太阳能的“一大步”。

特斯拉无线输电电指不经过电缆将电能从发电装置传送到接收端的技术。今天我们的电话、网络等通信技术早已实现了从有线到无线的飞跃，为什么特斯拉无线输电电还相對滞后

事实上，早在19世纪上半叶人类就有了用无线方式输送电力的想法。最早可以追溯到美国科学狂人尼古拉·特斯拉。

那时电磁鐵问世不久，电磁感应现象也刚被发现特斯拉设计了一个简单的特斯拉无线输电电装置：把一个线圈连接在电源上，作为发射器传输能量；另一个线圈连着灯泡作为能量接收器。通电后发射器能够以10兆赫兹的频率振动，另一个线圈连着的灯泡将被点亮这便是著名的“特斯拉线圈”的由来。

特斯拉的设想在理论上是可行的但实际操作里面临着这样一个难题：如何提高传输效率？因为电磁波在自由空間传输能量的过程中会向四面八方散发特别是微波，散射在空间能量衰竭更快。这成为无数科学家在接下来的百余年时间里研究的瓶頸

直到2009年，美国麻省理工学院物理学家马林·绍利亚契奇还没有准备好做这一难题的“终结者”，因为他在发明一项功效卓著的特斯拉无線输电电系统前曾经一连3个晚上被手机“电池电量不足”的“滴滴”声吵醒，他继而想到：“为什么墙里的电不能直接传输给我的手机呢”

这便是电磁共振特斯拉无线输电电技术的由来。按照此理论只要让电磁能发射器同接收设备在相同频率上产生共振，它们之间就鈳以进行能量互换

利用这一原理，绍利亚契奇和他的团队成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮且传输效率大幅提高。自此全卋界很多科学家开始基于这一实验展开了后续研究。有专家表示这种技术可以实现10米左右距离的室内特斯拉无线输电电。

而对于一些低功率近程的电能传送来说电磁感应特斯拉无线输电电技术无疑更为适合。因为通过电磁感应发射线圈和接收线圈之间可以利用磁耦合來传递电能。当然这种距离要求非常近，约在1厘米以下可以用相互“贴着”来形容。

此外如果要实现高功率远程电力传送，则只能依靠微波或激光的远场辐射技术来进行因为无线电波波长越短，其定向性越好弥散越小。

日本科学家们最近所取得的突破即基于微波的这一特性。正如中科院电工研究所研究员刘国强所解释的“利用微波源，把直流电转变为微波然后将微波能量聚焦起来，由天线發射出去再被接收天线收集，经微波整流器整理后重新转变为直流电输出”

近年来，有线输电的成本和污染呈增长趋势而各类能源引发的战争及公共危机也越来越多。特斯拉无线输电电技术研究和商业运用的风起云涌事实上已经在推动着各国加大对这一领域的投入仂度。

按照输电距离来分特斯拉无线输电电技术的发展趋势大体可分为三个方向：其一是商业化前景更好的近距离特斯拉无线输电电，主要包括新能源、家电等；其二是中长距离的特斯拉无线输电电例如在高山、森林、海岛、沙漠等地进行特斯拉无线输电电。其三是在呔空太阳能输电方面新世纪以后，日本、美国、俄罗斯、欧洲、印度等国家和组织都相继提出了在未来建设空间太阳能电站的计划。