隔空输电成为现实

周颖

电，是可以不经过电线而隔空传输的，比如手机的无线充电已经在人们的生活中得以实现了。不过，电力输送工程和手机充电可不一样。未来能否真正实现远距离无线电力传输，恐怕还得从你家的微波炉说起。 

众所周知，家用微波炉加热食物的原理源自微波。微波属于一种高频率电磁波，频率在300兆赫～300吉赫之间。自然界中到处都有微波，在人们肉眼看不见的空间里几乎无处不在。但自然界中的微波比较分散，加热不了食物。

微波炉利用磁控管将电能转换成比较集中的微波，从而穿透食物，當微波被食物吸收时，食物内的极性分子（如水、脂肪、蛋白质、糖等）以每秒24.5亿次的速度振荡，食物就被加热了。

但在科学领域，微波可不只是用来加热食物，它还有更“高大上”的用途。微波作为一种电磁波，通常应用在通信上。比如微波频段的带宽极宽，一套微波通信设备可以让几千个话路同时工作。再比如微波束很窄，方向性很强，使用较低的功率就可传得很远，所以常常被人们用来进行远距离通信。实际上，微波不仅能隔空发射，还可穿透大气层。因此，微波的这种特性也被用在了电力的远距离无线传输中。 那么，电又是如何利用微波实现无线传输的呢？ 

在传统范畴，电的传输以电线作为载体，称为有线传输。无线电力传输则是一种区别于有线传输的特殊供电方式，它有电磁感应、电磁共振和微波三种方式，分别适用于近程、中短程与远程的电力传送。一般而言，像手机无线充电这样的近程无线供电，采用的是电磁感应方式;而无线输电这样的远程无线供电，则采用的是微波方式。

科学家先通过微波转换器将电能（直流或交流）转换成微波，再通过发射站的微波发射天线将微波送到空间。微波在空间被传输至接收站，接收站将接收到的微波通过转换器转换为交流电，就可供用户使用了。简单地说，这就是将电能转换成微波束，再将隔空收到的微波束重新转换为电能的过程，所以中间并不需要用到电线。这一原理其实与无线电发射的原理十分相似，只是发射的能量级和方向有所差别。 

微波长距离无线输电，可在有线输电受限的一些特殊场景发挥重要作用。比如高空无人机和高空作业平台持续供电，海岛、峡谷、深山等特殊地理条件下的供电，以及在自然灾害或特殊抢修等紧急状态下，对灾区或断电区域快速恢复供电等。 

另外，微波无线电力传输的优势在太空中表现得尤为明显。宇宙空间是微波理想的传输媒介，微波通过大气层时的损耗仅在2%左右，几乎可以忽略不计。假设在地球上空的静止轨道上建设一个定点卫星电站（也称太空电站），在没有任何遮挡的优越条件下收集太阳能，利用充沛的太阳能发电，然后将电能转化为微波束传输回地球。地面接收到微波束后，再转化为电能，这就使得电力发、送、供、用的结构变得异常简单。同时，还能减少碳排放，弥补地面电站、电网分布的不足。