电通过空气传输，尼古拉·特斯拉的未竟之业

　　撰文/ 马晓蕾

　　编辑/ 张霖郁

　　设计/ 杜 凯

　　来源/ Economist，作者：Anonymous

　　1901年，物理学家尼古拉·特斯拉到处拉赞助，希望在纽约长岛兴建一座高塔进行跨大西洋无线电广播和无线电能传输实验。最终他说服了当时的亿万富翁约翰·皮尔庞特·摩根（John Pierpont Morgan），拉来了15万美元。

　　在摩根的资助下，尼古拉·特斯拉在开始建造一座名为沃登克里弗塔（又名特斯拉塔）的巨大无线供电站。铁塔高57米，顶部有一个直径为20米的半球型圆顶，铁塔尚未完工，尼古拉·特斯拉就迫不及待地开始了他的实验。

　　然而，他只成功了一半。

　　正如他预言的那样，无线通信改变了世界。但他未能让电“走”很远。不到五年，铁塔在建造中遇到了财政问题，工程就停了下来，为了还债，该塔最终被拆除。

　　如今，在纽约长岛尼古拉·特斯拉曾经的实验室后面有一片古老的地基，这些就是特斯拉塔的全部遗迹。尼古拉·特斯拉的名字也渐渐不再被人们熟知。

　　直到埃隆·马斯克（Elon Musk）为特斯拉的名字注入了新的生机，作为他电动汽车公司的品牌名。电动卡车公司尼古拉紧随其后。

　　今天，尼古拉·特斯拉无线电力传输的愿景似乎也要回归了。

　　尼古拉·特斯拉的继承者们

　　位于奥克兰的Emrod公司与新西兰电力分销商Powerco公司合作，开发了一个用于封闭测试设施的原型系统。然后，在另一个独立的项目中，从新西兰北岛的一个太阳能农场向几公里外的客户传送电力。

　　其目的是将电能作为一束窄的微波进行传输。这将克服尼古拉·特斯拉实验的两个基本缺陷。其一是人们可以简单地从空中获取电力，该如何向他们收取电费；其二是需要克服辐射传播定律，该定律指出，信号的强度与它从发射机发出的距离的平方成反比。即使距离很短，信号的强度也会急剧下降。采用密集的“束”发射电能，而不是向各个方向辐射，将最大程度地弱化这一问题。

　　Emrod的这一技术称为“电力束”，以前也曾尝试过，但主要用于军事应用，或用于外太空。1975年，美国国家航空航天局（NASA）利用微波将34千瓦的电力发送了1.6公里的距离，这个记录至今仍保持着。

　　然而，它从未被开发用于商业用途。

　　如果“电力束”真的能够普及，Emrod将不会独揽这一领域，因为其他一些公司正在研究这一想法。总部位于新加坡的TransferFi公司正在开发一种系统，该系统可以塑造“无线电波束”，一般来说，无线电波的频率比微波低，以将电力传输到特定的接收设备。这个想法适用于短距离传输，旨在为工厂和家庭的小型器件供电。

　　美国公司PowerLight Technologies一直在与本国武装部队合作，利用激光向远程基地传输电力，还可以在无人机飞行时为其供电。该公司还着眼于商业应用。

　　日本工程公司三菱重工（Mitsubishi Heavy Industries）也是如此。三菱的野心最大，除了地球上的工业应用外，它还在探索如何将该技术用于从装有太阳能电池板的地球静地卫星向地面输送电力。这可能需要将其传输到3.5万公里以上。

　　两大“法宝”

　　Emrod的尝试非常谨慎。首先，它从该公司创始人格雷格·库什尼尔（Greg Kushnir）口中的“几千瓦”开始，传输1.8公里。然后，将逐渐增加功率和距离。这里面的关键变量是效率。据库什尼尔介绍，目前的效率约为60%。

　　他认为，在某些情况下，这已经足以使电力传输在商业上可行，例如，不用花钱铺设昂贵的输电线就能到达偏远地区。但是，为了改善情况，Emrod还有另外两个“法宝”，一种是使用继电器。另一个是用所谓的“超级材料”来增加接收器的功能。

　　继电器是一种不使用任何电力的无源器件，其工作原理就像透镜一样，可以重新聚焦微波束，以最小的传输损耗将其发送出去。如有必要，它们还可以将其引导到一个新的方向。这意味着发射器和接收器不一定要在彼此的视线范围内。

　　“超级材料”是一种含有极少量导电金属和绝缘塑料的复合材料，它们以特定方式与微波等电磁辐射相互作用。它们已经被用于所谓的隐形装置，帮助军舰和军用飞机躲避雷达。但它们也可用于接收天线，更有效地将电磁波转化为电能。

　　通过空气传播强大的微波是有风险的。毕竟，微波炉加热食物也是用的类似的波。Emrod公司表示，由于功率密度相对较低，短暂暴露在其“束”下应该不会对人或动物造成任何伤害。

　　不过，为了避免意外，“电力束”周围会有所谓的激光幕。这些都是低功率的激光束，本身不会造成伤害。但是，如果激光幕被鸟类或低空飞行的直升机之类的东西扰乱，这种干扰会被立即检测到，微波传输也会暂时中断。在停电期间，接收端的电池将替补上。

　　也许今后，《星际迷航：原初》里那句有名的老梗 “把我传送上去，史考提”（船长进出飞船用光束传送）又能被赋予新的含义。