主题：特斯拉和无线传播电能 -- ftbird
家园 特斯拉和无线传播电能 第一次发主题贴，处男贴，献给科技版，还是很值得的哈。
才看中国达人秀，里面有个玩特斯拉线圈的小孩，原来玩化学实验把手都炸残了，不过他继续玩他的科学实验，自制了一个特斯拉线圈。 他的梦想是实现电能的无线传播。 这里我很为这小孩感动，很多时候科学的进步就是这样的疯子用灵魂和肉体向上帝换回来的。 希望他能坚持他的追求，并且日后能得到正规的教育和科学训练，最终实现他的梦想。
回到无线电能传播，众所周知，在推进系统特别是现在的电动汽车方面，最大的瓶颈就是电源。 发明大能量密度的电池是关键。
但是如果实现了电能无线传播呢？电源问题就可以迎刃而解。
电源无线传播研究影响最大的是特斯拉，他还制造和著名的沃登克里弗塔，特斯拉认为运用共振原理，和地球本身的电离层，可以实现电源的无线传播。 我记得好像是伯克利的一个小组几年前有过实验，可以在几米的距离上实现电源无线传播。
我不是这方面专家， 希望河里有大牛能科普和讨论一下无线电源传输的知识。 技术上有没有可能性。 当然，无线电源传播还有一个就是经济和政治的原因， 比如收费问题，不过我相信都能通过技术来解决。
家园 你去verycd搜一下特斯拉，有很多资料的！呵呵 这个真是一个牛人啊！
几米的那个和特斯拉比起来，是很可笑的。
家园 这个很难吗？ 我记得好像是伯克利的一个小组几年前有过实验，可以在几米的距离上实现电源无线传播。俺上的那个大学，当年还是一片荒凉（５０－７０年代），教师宿舍区经常停电，但是那边突兀的矗立着一个很大的发射塔（忘了是什么信号发射塔），于是某些物理老师在房屋之间悬挂了一些东西，就可以开电灯了。这是１０年前，我上大二的时候，物理讲到某个章节时，６０岁的老教授给讲的。现在只有这个故事记得。
家园 del 下面都有…
家园 这个得有理论上的突破才行 无线输电损耗太大，接受效率低，这个不是工程上的问题，得有理论上的突破才行。
家园 30年前就有人提出 发射一种发电卫星 光电池产生电能 用 微波发回地球 不知有何进展
家园 这个题目太大了 无线传输可以分成远场和近场，但可以说都源于特斯拉的工作。近场传输和变压器原理一样，是通过两个线圈的耦合实现的。当两个线圈的谐振频率相同时，即使没有铁核也可以高效率的耦合(resonant inductive coupling). 线圈的距离可以在几米以内(小于1/4波长). 前几年MIT的工作即基于此. 应用已经十分广泛了, 比如充电牙刷, 给人体内植入的医疗器件充电, 手机的无线充电等等. 海尔还展示了无需电源线的电视, 不知道有没有在卖.
具体到汽车的无线充电, 英国和韩国都有试验. 从停车场到道路(充电轨道埋在路里), 没有实质性的障碍. 充电效率也不错（似乎>60%）.
远场传输和收音机的原理一样. 接受端用天线把电波转化为电流, 再整流. 60年代, 美国空军的一个项目就演示了用微波驱动直升飞机, 飞了10个小时.
目前十分流行的被动式RFID有两种，分别是基于远场和近场这两种无线传输方式的。所以频率不同。
从接收效率来说, 由于波长和天线面积的限制，微波不如激光. 接收端用普通的光电池把激光转化为电流即可. 去年有实验演示了用激光驱动玩具直升飞机, 飞了一夜. 这里的难点是发射端要精确跟踪直升飞机上面光电池的位置. DARPA在支持用激光驱动无人机的项目.
用激光作无线传输的最有意思的应用也许是航天上面。80年代苏联人就设想，用大功率激光（自由电子激光器）为飞行器的发动机提供能量，产生等离子体，喷射出来，驱动飞行直至进入太空。这样的飞行器不用像火箭一样携带燃料，从而效率极高，飞行成本很低。现在NASA的设想是从同步卫星上悬挂一根绳子到地面。机器人背着载荷爬到太空里去。机器人的动力由激光提供。初步试验已经成功，似乎是爬了1公里高。不过我在想，这一万多公里长的绳子，真能用纳米碳管做出来？
通宝推：史文恭,- 复 这个题目太大了
家园 这又涉及到当初激光他爷爷和爸爸的交极 激光他爷爷TOWNES先发明了微波激光MASER,他一发明MASER就意识到LASER---光波段的MASER也是可行的;TOWNES还仅仅是希望LASER能在光波段做光谱,连如何产生LASER他也没有具体的激光腔的设计.
他和激光他爸爸, 美国共产党员GOULD, 一讨论光波段的MASER,GOULD立刻想到了激光腔的设计,他立刻意识到了同样量子数下,光波段的MASER会传输多几千倍,上万倍的能量,更不用说方向性了.
他坐在马桶上激动得大喊大叫,讲给旁边马桶的同事听---我要发动革命了!!!
- 复 这个题目太大了
家园 可以先实验lunar space elevator 在地球和月球的拉格朗日点L1做个站点，放一个大的平衡锤，然后牵一个绳子到月球表面，月球引力小些，据计算现有的材料就可以满足要求。
还有就是，动力可以不用激光，直接把绳子搞成导电体，用电能驱动机器人在绳子上面爬行就可以。看过一个记录片，在地面做实验，爬一公里费死劲儿了，激光要穿透大气输送到大气层外损失极大，而且这个还要实时准确的跟踪接收激光照射的光电池的位置。要是有一天在月球上搞了个基地可以发电造激光，倒是可以直接用激光驱动飞船往外面飞。
- 复 这个题目太大了
家园 歪个楼，俺感觉那个绳子爬上太空的想法不靠谱 咱先忽略除引力外的其他力，挂在绳子上的东西和绳子以及绳子另一端的太空飞行物是一个整体。不管怎么爬，那质心是不变的，也就是上去多少质量也得下来多少质量。也就是说为了能爬得动，爬在绳子上的质量必须远小于绳子和太空飞行物的质量和，不然爬不到一半就要把人家从轨道上扯下来了
- 复 这个题目太大了
家园 《神眼微尘》 “The Mote in God's Eye”, 1974, by Larry Niven.
- 复 这个题目太大了
家园 另外这个说法有一点谱没有？ 19世纪90年代,爱迪生 光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉·特斯拉就申请了最初的一个专利。 其中的一个线圈连接在电源上传输能量作为发射器,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,但它并不向外发射电磁波。
放大发射机
特斯拉后来发明了所谓的“放大发射机”，现在称之为大功率高频传输线共振变压器，用于无线输电试验。特斯拉的无线输电技术，值得一提。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，使用这种 特斯拉线圈结构图
放大发射机特有的径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立 传统特斯拉线圈原理图
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。这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同，而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似，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，而如果是一般的无线电广播，发射的能量则全部在空间中损耗掉了。特斯拉有生之年没有财力实现这一主张。后人从理论上完全证实了这种方案的可行性，证明这种方案不仅可行，而且效率极高，对生态安全，并且不会干扰无线电通信。只不过涉及到世界范围内的能量广播和免费获取，在现有的政治和经济体制下，无人实际问津这种主张。
家园 另外我还听说一种更疯狂的想法 另外我还听说一种更疯狂的想法，据说特斯拉还想利用共振或者叫谐振的原理，直接从大自然中获取能量。
地球受到太阳和其他宇宙辐射的冲击，会接受巨大能量，地球作为一个大铁块，在太阳磁场中运行，也会发出巨大能量。据说特斯拉期望用某种装置，利用谐振原理，来获得这些能量。
希望不要民科，但是话说回来，上述的那些能量，如果人类能找到方法采集，对人类的确帮助太大了。