摇头,通过翻译说道:“沈,你的这个设想,非常大胆,也很有吸引力。这确实是无线电力传输应该努力的方向。但是……”
他话锋一转,语气变得现实而严谨:“以目前……不,甚至在未来三十年内,普遍存在的材料科学和电子技术水平来看,要实现你描述的这种‘空间充电’效果,几乎是不可能的。主要的瓶颈在于几个方面:”
特斯拉拿起粉笔,在黑板上快速写下一连串公式和草图,虽然年迈,但动作依旧流畅,显示出其深厚的功底。
“第一,能量发射端的效率与聚焦。要实现一定距离的传输,发射装置需要产生足够强的交变电磁场。这需要大功率的高频振荡器。
但更大的问题是,如何让能量定向、聚焦传输,而不是向四面八方散射?那样效率极低,且会对周围环境造成不可预测的干扰,甚至危险。
这需要非常复杂和精密的天线阵列和波束成形技术,目前的材料和技术难以实现小型化和高效率。”
“第二,能量接收端的灵敏性与效率。在开放空间中,接收设备捕获到的能量密度会随着距离急剧衰减。
要实现实用化,接收器必须非常灵敏,能够从微弱的电磁场中高效地提取能量,并将其转换为可用的直流电。
这需要极其高效的射频-直流转换电路,对二极管、电容等元件的性能要求极高,目前的半导体技术远远达不到。”
“第三,也是最重要的,安全与干扰问题。”特斯拉的表情变得严肃,“大功率的电磁波在空间中传播,会对生物体产生什么影响?会不会干扰其他电子设备?如何控制其作用范围,避免对非目标区域造成影响?
这些安全问题不解决,任何实际应用都无从谈起。而解决这些问题,需要更深入的生物电磁学研究和更精密的控制技术。”
他放下粉笔,看着沈舟,语气带着科学家的审慎:“所以,沈,不是理论上行不通。在理论上,麦克斯韦方程组早已指明了可能性。
我的沃登克里弗塔实验,某种程度上也验证了远距离传输的可行性。但真正的障碍在于工程实现!
在于材料!在于元器件!没有能够在高频、大功率下稳定工作的特殊磁性材料、没有低损耗的介电材料、没有高效快速的开关器件和检波器件……这一切都只是空中楼阁。”
沈舟认真地听着,频频点头。特斯拉的分析一针见血,直接指出了问题的核心——工程瓶颈,尤其是材料瓶颈。
这和他与顾临川在现代遇到的困难是完全一致的!现代的无线充电技术,也正是在材料、芯片和算法上寻求突破。
但沈舟要的,恰恰就是理论指导!是方向!是绕过已知弯路的思路!
他深吸一口气,对特斯拉说:“特斯拉先生,您分析得非常透彻!工程和材料的困难,我们完全理解。
但是,我们想请教您的,正是抛开这些当前限制,纯粹从物理原理和理论创新的角度,您认为,要实现这种技术,最有潜力的技术路径是什么?”
他进一步引导:“比如,是应该继续深入研究更高频率的电磁波的传输和接收特性?还是应该探索某种新型的、比如基于磁共振耦合的非辐射式能量传输模式?或者,在能量波的调制、编码方式上,有没有可能进行革新,以提高传输效率和安全性?”
沈舟的问题,显然问到了特斯拉的心坎上。这位一生痴迷于探索电磁奥秘的天才,眼睛越来越亮,脸上甚至浮现出一种近乎痴迷的神情。
“抛开材料限制?只谈理论路径?”特斯拉喃喃自语,似乎在脑海中快速推演着。他重新拿起粉笔,在黑板上画出了更加复杂的场分布图和等效电路。
“频率的选择很关键……太低,波长太长,难以聚焦;太高,大气衰减和器件损耗又会剧增……微波段,或许是平衡点……但如何产生稳定、纯净的大功率微波源是个难题……”
“非辐射模式……磁共振……是的,这是一个非常有趣的方向!如果发射端和接收端调谐到相同的共振频率,理论上可以在中距离上实现较高的能量传输效率,而且对非共振物体的影响较小,可能更安全……但如何实现强耦合、如何克服失谐……Q值必须非常高……”
“调制和编码……这涉及到信息与能量的结合……或许可以用某种扩频技术,将能量‘隐藏’在噪声中,提高抗干扰能力和安
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