一場(chǎng)科學(xué)的爭(zhēng)論：無(wú)線輸電，要遠(yuǎn)還是要近？

　　相較于以遠(yuǎn)距離輸電為目標(biāo)的微波輸電技術(shù)，我國(guó)科學(xué)家似乎更看重商業(yè)化前景更好的近距離無(wú)線輸電研究——

　　■本報(bào)記者 倪思潔 實(shí)習(xí)生 李晨陽(yáng)

　　在三萬(wàn)五千米的太空中，一座靜止的太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星永不停歇地收集著太陽(yáng)能，并源源不斷地為城市供電。這似乎只存在于科幻影片之中，不過(guò)，最近日本科學(xué)家的系列成果讓人們看到了將其變成現(xiàn)實(shí)的可能性。

　　日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)3月11日稱(chēng)，研究人員以微波無(wú)線傳輸?shù)姆绞阶阋赃\(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)電熱水壺的電力——1.8千瓦，并精準(zhǔn)傳輸?shù)?5米外的接收裝置處。次日，日本三菱重工宣布，科研人員將10千瓦電力轉(zhuǎn)換成微波后輸送，其中部分電能成功點(diǎn)亮了500米外接收裝置上的LED燈，成為迄今為止日本成功實(shí)驗(yàn)中距離最長(zhǎng)、電力最大的一次。

　　專(zhuān)家表示，日本在微波輸電技術(shù)方面的實(shí)驗(yàn)成果值得肯定，我國(guó)不少高校及研究院所也有相關(guān)研究，但相較于以較遠(yuǎn)距離輸電為目標(biāo)的微波輸電技術(shù)，我國(guó)更看重商業(yè)化前景更好的近距離無(wú)線輸電研究。

　　還有很長(zhǎng)的路要走

　　太空太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)想并非源于日本。早在上世紀(jì)60年代，美國(guó)科研人員就提出了這一構(gòu)想。2007年，麻省理工學(xué)院的一群科學(xué)家用電磁諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù)，隔空點(diǎn)亮了兩米多外一只60瓦的燈泡。

　　盡管聽(tīng)起來(lái)神奇，但原理并不深?yuàn)W。“就是利用微波源，把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉?，然后將微波能量聚焦起?lái)，由天線發(fā)射出去，再被接收天線收集，經(jīng)微波整流器后重新轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娸敵觥?rdquo;中科院電工研究所研究員劉國(guó)強(qiáng)在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)。

　　但實(shí)際操作有兩個(gè)難題：效率和輻射。劉國(guó)強(qiáng)表示，該技術(shù)的最大挑戰(zhàn)是如何進(jìn)一步提高系統(tǒng)傳輸效率、減少微波傳輸路徑對(duì)環(huán)境設(shè)備的干擾以及對(duì)生物的影響。

　　同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)太空太陽(yáng)能發(fā)電，電力傳輸?shù)木嚯x勢(shì)必更遠(yuǎn)，考慮到微波傳輸?shù)乃p和效率問(wèn)題，發(fā)電站的輸出功率必須非常大。“可能達(dá)到兆瓦級(jí)。”中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員俞凱告訴記者。

　　“10千瓦的電力，經(jīng)過(guò)500米的傳輸距離后，只是點(diǎn)亮了一只LED燈。我們都知道LED燈的功率很小，這就說(shuō)明在傳輸過(guò)程中，相當(dāng)大部分的能量發(fā)散掉了。”中科院電工研究所研究員廖承林說(shuō)道。

　　因此，專(zhuān)家認(rèn)為，日本此次的研究成果，只能算是技術(shù)上的進(jìn)步，要真正應(yīng)用于太空太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，還有很長(zhǎng)的路要走。

　　清潔能源的新希望

　　盡管挑戰(zhàn)重重，仍有科學(xué)家評(píng)價(jià)：日本邁出的這“一小步”，可能是人類(lèi)高效利用清潔能源的“一大步”。

　　近年來(lái)，各類(lèi)能源引發(fā)的戰(zhàn)爭(zhēng)及公共危機(jī)越來(lái)越多。“如果空間太陽(yáng)能電站的設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)，就可以解決全球能源危機(jī)問(wèn)題。”劉國(guó)強(qiáng)說(shuō)。而且，該技術(shù)還延伸到許多其他應(yīng)用領(lǐng)域，如為衛(wèi)星和軌道上的運(yùn)載工具輸電，或?yàn)樾请H探測(cè)飛行器提供動(dòng)力等。

　　無(wú)線輸電技術(shù)還可以為不方便架設(shè)輸電線的地方提供另一種高效的輸電方式。“在高山、森林、海島、沙漠等地方架設(shè)輸電線路不但困難危險(xiǎn)，而且日后的線路檢修以及故障修復(fù)等都障礙重重。這些地方的邊防哨所、無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)、衛(wèi)星監(jiān)控站、天文觀測(cè)點(diǎn)等需要生活和工作用電，將電能以無(wú)線的形式輸送過(guò)去，十分合理。”劉國(guó)強(qiáng)說(shuō)。

　　派上更大的用場(chǎng)

　　2007年，麻省理工學(xué)院那只燈泡被點(diǎn)亮?xí)r，中國(guó)科學(xué)家也注意到了無(wú)線輸電技術(shù)的發(fā)展前景。

　　“成果一出，立刻就把大家的熱情調(diào)動(dòng)起來(lái)了。”劉國(guó)強(qiáng)回憶，當(dāng)時(shí)中國(guó)科學(xué)界舉辦了“無(wú)線電能傳輸”學(xué)術(shù)沙龍。去年5月，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)成立了“無(wú)線電能傳輸技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)”；今年1月，中國(guó)電源學(xué)會(huì)也成立了“無(wú)線電能傳輸技術(shù)及裝置專(zhuān)業(yè)委員會(huì)”。

　　目前，國(guó)內(nèi)從事微波無(wú)線輸電技術(shù)研究的主要有中科院電工所、四川大學(xué)、中國(guó)電子科技大學(xué)、上海大學(xué)、中國(guó)空間技術(shù)研究院等。但專(zhuān)家透露，我國(guó)的無(wú)線輸電研究目前似乎并非是奔著太空太陽(yáng)能發(fā)電去的。

　　廖承林表示，我國(guó)科研人員更多的精力放在近距離無(wú)線輸電研究方面，“這能更直接地給用戶帶來(lái)便利，技術(shù)商業(yè)化的潛質(zhì)要大得多。事實(shí)上，在新能源汽車(chē)充電等日常生活領(lǐng)域中，這些技術(shù)已經(jīng)派上了用場(chǎng)”。

   “太空太陽(yáng)能發(fā)電這件事還有一點(diǎn)遙遠(yuǎn)。現(xiàn)在科研人員的立場(chǎng)就是，讓無(wú)線電能傳輸技術(shù)派上更大的用場(chǎng)。”劉國(guó)強(qiáng)說(shuō)。

　　此外，俞凱解釋?zhuān)覈?guó)科學(xué)家之所以較少?gòu)氖麻L(zhǎng)距離無(wú)線輸電研究，是因?yàn)榇蠊β实奈⒉ㄝ椛鋵?duì)人體損害很大，使其投入實(shí)際運(yùn)用的難度增大。

　　一位不愿透露姓名的專(zhuān)家告訴記者，國(guó)內(nèi)之所以少有針對(duì)太空電站的微波輸電技術(shù)研究，主要原因是國(guó)家目前還沒(méi)有相關(guān)的大型支持計(jì)劃。

倪思潔