无线输电

2001年5月16日，在非洲留尼汪岛西南部的格朗巴桑大峡谷进行了一场特殊的实验:一只200瓦的灯泡亮了起来。在灯泡周围，既没有电线，也没有插头和插座。实验者居伊.皮尼奥莱是一位从事太空研究的工程师。

居伊.皮尼奥莱的试验就是利用微波进行长距离无线输电。一部发电机发出的电能首先通过磁控管被转变为电磁微波，再由微波发射器将微波束送出，40米外的接收器将微波束接收后由变流机转换为电流，然后将电灯泡点亮。这次试验的成功，仅是走出了无线输电的第一步。

第二步将从2003年开始，即给整个格朗巴桑村供电。这一步的试验室试验阶段已经完成。目前，第一批发射器和接收器样机已由留尼汪的企业造出。工程技术人员决定在距格朗巴桑村700米远的山头上建一座高压电线塔，在山头的峡谷边缘修建发射器，发射器由一个小型的喇叭状天线和一个抛物柱面反射器组成。发射器的磁控管将高压电线塔输来的电能转换为电磁波束，电磁波束被谷底格朗巴桑村旁呈蜂窝状的接收器接收。随后，电磁波能先被转换为高压直流电，然后再被转换为低压直流电，最后被转换为220伏的普通交流电供格朗巴桑村使用。最终，磁控管的优点是价格低廉，缺点是寿命短、工作频率难以控制。因此，磁控管将被雷达系统上常用的速调管所取代。速调管的工作频率极易控制，寿命也比较长，但其价格比磁控管要昂贵得多。第三种取代方案是使用半导体。

在陆地上无线输电的好处是发射器和接收器与大自然融为一体而不破坏环境，高压线输电或太阳光电板则会破坏环境;无线输电的成本比地下电缆输电的成本要低得多，甚至比用柴油发电机组发电的成本还要低。用于无线输电的微波束的强度仅为每平方厘米5毫瓦，比每平方厘米100毫瓦的阳光强度小得多。因此，微波无线输电十分安全，它不会发生电离，不会使周围生物的基因发生变异。在微波接收器下面甚至可以种植蔬菜。

研究人员下一步的计划是在太空建一座太阳能发电站:将一些地球卫星送入距地面3.6万公里高的同步轨道上，卫星上的光电板将太阳的光能转换为电能，然后将电能用微波的形式传送到地球表面。太空上的光电板平均每平方厘米可以接收140毫瓦的光能，为地球表面光能接收效率的8倍。而且，在太空，光能的接收不受昼夜、阴晴和季节变化的影响。

据悉，对于太空电站生产的电能，日本和加拿大打算将电能通过微波由一架小飞机运回地面，而法国则打算在同步轨道上安置一面直径为1公里的镜子，将呈微波状态的电能反射传输到墨西哥与巴黎、撒哈拉与北京、澳大利亚与纽约之间，即将电能传输到需要它的地方。日本计划在2040年前后建立太空发电站。

无线输电的提出最早要追溯到1889年尼古拉·特斯拉这位大师

他是交流电的发明者。不仅是在磁学和工程上的成就，特斯拉也被认为对机器人、弹道学、资讯科学、核子物理学和理论物理学上等各种领域有贡献。包括我们使用的互联网，也是其贡献之一。 抛开这些伟大的贡献，我们来谈谈现在仍未被应用的一个伟大发明。

1889年他发明了「放大发射机」。于是在美国科罗拉多泉(Colorado Spring)建设实验室开发及研究此项无 线输电技术，特斯拉把地球作为内导体，地球电离层作为外导体，通过他的放大发射机与前两者之间构成串联谐振。使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式，输出共振腔的多次谐波，在地球与电离层之间建立起大约8赫兹的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。当没有电力接收端的时候，发射机只与天地谐振腔交换无功能量，整个系统只有很少的有功损耗。

此项「无线电力传输」技术不单省却了输电电缆的成本，更可以免去输电时因电阻所致的损耗。经过八个月的研究后，特斯拉便决定在长岛(Long Island)试建首座名为「沃登克里弗塔」(Wardenclyffe Tower)的电力发射塔。

该「放大发射机」其一特性，是能够生产出既高频又低电流的「高压交流电」。这种「高频电流」可经由高空大气作远距离的「电力传输」达至另一个「接收器处，并且对人体绝无不良影响。「沃登克里弗塔」(Wardenclyffe Tower)正是运用了这种「无线输电」技术的发明，甚至它在一定条件下可以直接利用电离层能量，那么它就是一种人类一直梦寐以求的免费能源了。

特斯拉主持的一个命名为「沃登克里弗计划」(Wardendyffe Project)的构思就是在美国长岛(Long Island)建设一座足可输出100万匹交流电流的「放大发射机」。

由于马可尼赶在特斯拉之前成功完成了实验，摩根停止了对特斯拉实验的资助。1903年，特斯拉陷入了财政危机。1912年，他被判罚2.35万美元，用以偿还他的债务，同时实验工地的设备被法院没收充当抵押，沃登克里弗塔也被拆除。

相关资料参见特斯拉传:《闪电的主人》